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一、原题呈现
例(2020·辽宁中考卷·第8题)小锦用电磁炉煮水饺时发现:水饺下锅后先沉底,加热几分钟后上浮并最终漂浮。漂浮时与沉底时相比(忽略水饺和锅内水的质量变化),下列判断正确的是( )。
A. 水饺的体积不变 B. 水饺所受浮力变大
C. 锅对电磁炉的压力不变 D. 水面会下降,水对锅底的压强变小
考点分析:本题考查了实际情境中的受力分析,运用物体的浮沉条件说明生产生活中的一些现象,浮力大小的判断,阿基米德原理,液体压力、压强,固体压力、压强等。
解析:水饺重力不变,沉底时浮力小于重力,漂浮时浮力等于重力,因此所受浮力变大,B正确;利用阿基米德原理可知:浮力变大,浸入液体体积变大,由此推出两点:一是水饺体积变大,A错误,二是水面上升(考虑热胀冷缩水面也会上升),D错误;忽略水饺和锅内水的质量变化,因此总重不变,锅对电磁炉的压力不变,C正确。故选BC。
方法归纳:本题是一个典型的情境转换问题,借助日常生活中煮饺子这一情境,考查相关物理知识,解决这类问题应经历这样的过程:
(1)把题目文字转化为物理情境:水饺下锅后先沉底,加热几分钟后上浮并最终漂浮(情境中具体信息转化为先沉底最终漂浮);
(2)把物理情境转化为物理条件:分析沉底、漂浮时的受力,在此基础上对浮力大小、物体浸入液体体积的大小、物体体积、容器对支持面压力及压强、液体对容器底的压力及压强分别作出判断;
(3)把物理条件转化为数学条件:运用浮沉条件,阿基米德原理,固体、液体压强等相关规律解决问题。
二、原创拓展
1. (多选)某同学在粗细均匀的木棒下方缠绕一些细铜丝,制作简易密度计A,如图1甲所示。将A依次放入一系列密度已知的液体中,每次当A在液体中处于竖直漂浮状态时,在木棒上标出与液面位置相平的刻度线及相应密度值ρ,并测量木棒浸入液体的深度h,再利用收集的数据画出ρ-h图象,如图1乙中图线①所示。该同学继续选用了与A完全相同的木棒,并缠绕了不同质量的铜丝制作简易密度计B。将B同样依次放入一系列密度已知的液体中进行实验,得到图1乙中图线②。他进一步研究发现,对于同一密度计,其浸入液体的深度h和对应密度ρ的乘积不变。铜丝的体积可以忽略,下列说法正确的是( )。
A. 上述实验中密度计A在不同液体中漂浮时,浸入的深度h越大,受到的浮力越大
B. 密度计A和密度计B在同种液体中漂浮时所受浮力相等
C. 密度计A上缠绕铜丝的质量小于密度计B上缠绕铜丝的质量
D. 将铜丝缠绕在木棒下方,可以降低重心有利于密度计在液体中竖直漂浮
2. 如图2是小明家的电压力锅的工作电路简图,该电压锅有加热和保压两个状态。接通电路后,开关S会依据锅内的温度情况自动与触点a、b接通,或与触点c接通。当锅内温度达到105 ℃时,开关S自动接通相应触点开始保压,此时锅内水温不变,且未沸腾。小明将电压力锅单独接入家庭电路进行了一些研究。下面表格是电压力锅的相关资料和小明进行测量的一些记录,求:
(1)此电压力锅保压时的功率多少?
(2)不计水的质量变化,将3 kg初温为25 ℃的水加入压力锅中,吸收多少热量开始保压?[水的比热容为4.2 × 103J /(kg·℃)]
(3)小明查看家中电能表,发现表盘上标有“1200 r/(kW·h)”字樣,则电压力锅单独工作这段时间内电能表转盘转过多少转?
参考答案:
1. CD 2.解:(1)由题意可知当开关S自动与a、b断开,并与触点c接通时,电路处于保压状态,此时只有R2连入电路,由表格信息知R2 = 440 Ω,由P = UI, [I=UR] 得P2=[U2R2]= [(220V)2440 Ω]=110 W;
(2)当锅内水温度达到105 ℃时,开始保压,3 kg初温为25 ℃的水加入压力锅中,吸收热量:Q吸=cm(t - t0)=4.2 × 103 J/(kg·℃) × 3 kg × (105 ℃ - 25 ℃)=1.008 × 106 J;
(3)由表格知道电压力锅的效率为84%,由[η=Q吸W得],[W=Q吸η=1.008×106J84%=1.2×106J= ][13kW·h],由题意知,电能表每消耗电能1 kW·h电能表转盘转过1200 r,因为关闭家中其他用电器,只将该电压力锅接入电路中,这段时间内电能表转盘转过的转数[n=13kW·h][ × 1200 r/]([kW·h])[=400 r]。
例(2020·辽宁中考卷·第8题)小锦用电磁炉煮水饺时发现:水饺下锅后先沉底,加热几分钟后上浮并最终漂浮。漂浮时与沉底时相比(忽略水饺和锅内水的质量变化),下列判断正确的是( )。
A. 水饺的体积不变 B. 水饺所受浮力变大
C. 锅对电磁炉的压力不变 D. 水面会下降,水对锅底的压强变小
考点分析:本题考查了实际情境中的受力分析,运用物体的浮沉条件说明生产生活中的一些现象,浮力大小的判断,阿基米德原理,液体压力、压强,固体压力、压强等。
解析:水饺重力不变,沉底时浮力小于重力,漂浮时浮力等于重力,因此所受浮力变大,B正确;利用阿基米德原理可知:浮力变大,浸入液体体积变大,由此推出两点:一是水饺体积变大,A错误,二是水面上升(考虑热胀冷缩水面也会上升),D错误;忽略水饺和锅内水的质量变化,因此总重不变,锅对电磁炉的压力不变,C正确。故选BC。
方法归纳:本题是一个典型的情境转换问题,借助日常生活中煮饺子这一情境,考查相关物理知识,解决这类问题应经历这样的过程:
(1)把题目文字转化为物理情境:水饺下锅后先沉底,加热几分钟后上浮并最终漂浮(情境中具体信息转化为先沉底最终漂浮);
(2)把物理情境转化为物理条件:分析沉底、漂浮时的受力,在此基础上对浮力大小、物体浸入液体体积的大小、物体体积、容器对支持面压力及压强、液体对容器底的压力及压强分别作出判断;
(3)把物理条件转化为数学条件:运用浮沉条件,阿基米德原理,固体、液体压强等相关规律解决问题。
二、原创拓展
1. (多选)某同学在粗细均匀的木棒下方缠绕一些细铜丝,制作简易密度计A,如图1甲所示。将A依次放入一系列密度已知的液体中,每次当A在液体中处于竖直漂浮状态时,在木棒上标出与液面位置相平的刻度线及相应密度值ρ,并测量木棒浸入液体的深度h,再利用收集的数据画出ρ-h图象,如图1乙中图线①所示。该同学继续选用了与A完全相同的木棒,并缠绕了不同质量的铜丝制作简易密度计B。将B同样依次放入一系列密度已知的液体中进行实验,得到图1乙中图线②。他进一步研究发现,对于同一密度计,其浸入液体的深度h和对应密度ρ的乘积不变。铜丝的体积可以忽略,下列说法正确的是( )。
A. 上述实验中密度计A在不同液体中漂浮时,浸入的深度h越大,受到的浮力越大
B. 密度计A和密度计B在同种液体中漂浮时所受浮力相等
C. 密度计A上缠绕铜丝的质量小于密度计B上缠绕铜丝的质量
D. 将铜丝缠绕在木棒下方,可以降低重心有利于密度计在液体中竖直漂浮
2. 如图2是小明家的电压力锅的工作电路简图,该电压锅有加热和保压两个状态。接通电路后,开关S会依据锅内的温度情况自动与触点a、b接通,或与触点c接通。当锅内温度达到105 ℃时,开关S自动接通相应触点开始保压,此时锅内水温不变,且未沸腾。小明将电压力锅单独接入家庭电路进行了一些研究。下面表格是电压力锅的相关资料和小明进行测量的一些记录,求:
(1)此电压力锅保压时的功率多少?
(2)不计水的质量变化,将3 kg初温为25 ℃的水加入压力锅中,吸收多少热量开始保压?[水的比热容为4.2 × 103J /(kg·℃)]
(3)小明查看家中电能表,发现表盘上标有“1200 r/(kW·h)”字樣,则电压力锅单独工作这段时间内电能表转盘转过多少转?
参考答案:
1. CD 2.解:(1)由题意可知当开关S自动与a、b断开,并与触点c接通时,电路处于保压状态,此时只有R2连入电路,由表格信息知R2 = 440 Ω,由P = UI, [I=UR] 得P2=[U2R2]= [(220V)2440 Ω]=110 W;
(2)当锅内水温度达到105 ℃时,开始保压,3 kg初温为25 ℃的水加入压力锅中,吸收热量:Q吸=cm(t - t0)=4.2 × 103 J/(kg·℃) × 3 kg × (105 ℃ - 25 ℃)=1.008 × 106 J;
(3)由表格知道电压力锅的效率为84%,由[η=Q吸W得],[W=Q吸η=1.008×106J84%=1.2×106J= ][13kW·h],由题意知,电能表每消耗电能1 kW·h电能表转盘转过1200 r,因为关闭家中其他用电器,只将该电压力锅接入电路中,这段时间内电能表转盘转过的转数[n=13kW·h][ × 1200 r/]([kW·h])[=400 r]。