题目内容
图是用汽车打捞水下物体的示意图．汽车在通过滑轮牵引水下一个圆柱形的重物．在整个打捞过程中．汽车以v=0.4m/s的速度匀速向右移动．图是此过程中汽车移动重物时的功率P随时间t变化的图象（设t=0时汽车开始提升重物．忽略水的阻力和滑轮的摩擦．g取10N/kg）
求：（1）圆柱形重物的质量．（2）圆柱形重物的密度．（3）打捞前圆柱形重物上表面所受的水的压力？
=FV可求出汽车在AB段对物体的拉力为F1=
=
=1750N同理，汽车在CD段对物体的拉力为．F2=
=
=2000N．取物体为研究对象，在AB段物体受重力G、浮力F浮、拉力F1三个力的作用，因物体匀速上升，
所以G-F浮=F1=1500N…①
物体在CD段受两个力的作用，故G=F2=2000N…②
所以，重物的质量为：m=
=
=200kg．（2）由①和②式可解出F浮=G-F1=2000N-1750N=250N．
因为F浮=ρ水gV排=ρ水gV物，
V物=
=
=0.025m3，所以圆柱形物体的密度为ρ物=
=
=8×103kg/m3，（3）根据图可知，重物上升20s后开始出水，所以打捞前圆柱体上表面距水面的深度为h=Vt=0.4m/s×20s=8m，重物出水所用的时间为5s，所以圆柱体的高度h'=vt=0.4m/s×5s=2m．
打捞前物体上表面所受水的压强为P=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×8m=8×104Pa．
因圆柱体的底面积为，S=
=
=0.0125m2．所以圆柱体上表面在打捞前受到水的压力为：
F=PS=8×104Pa×0.0125m2=1000N．
答：（1）圆柱形重物的质量是200kg．
（2）圆柱形重物的密度是8×103kg/m3．
（3）打捞前圆柱形重物上表面所受的水的压力是1000N．
分析：（1）由图象可知，物体出水后的汽车功率是800W，根据P=FV变形可求出拉力F，因为是匀速提升，所以G=F．
再根据G=mg变形求出质量．
（2）根据ρ=
，要算密度需要知道质量和体积．质量已求出，算出体积即可．根据（1）中方法可求出物体出水前物体受到的拉力出F1，再由物体的重力，根据F浮=G-F1，可求出浮力，然后根据阿基米德定律，可求出物体的体积．
（3）先根据打捞开始到物体出水所用的时间和速度求出打捞前物体上表面的深度，由P=ρgh求出压强．
再由重物出水所用的时间和速度求出圆柱体的高度，由V=Sh变形求出圆柱体的底面积，再由F=PS求出压力．
点评：本题综合性比较强，考查内容比较多，包括功率公式、阿基米德原理、压强计算等．此题的关键是要看懂图象，从中找出对解题有用的东西．
初中学业考试导与练系列答案
（2012?南开区一模）如图甲是用汽车打捞水下物体的示意图．汽车在通过滑轮牵引水下一个圆柱形的重物A．在整个打捞过程中，汽车以v0的速度匀速向右移动，图乙是此过程中汽车拉动重物时的功率P随时间t变化的图象．（设t=0时汽车开始提升重物，设水的密度为ρ水，忽略水的阻力和滑轮的摩擦）请求出圆柱形重物的重力G、质量m、密度ρ物．
第十四届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题
一、(14分)1998年某地区遭受特大洪涝灾害。为了抗洪抢险，急需在20h内从甲地调运65t钢材到乙地。现仅剩下一艘满载时排水量为80t的货船，船身(包括船员)质量约17t，已知甲、乙两地的水路距离为80km，船行驶的平均速度为lOkm/h(不计水流速度)。
(1)请你设计一个完成此项任务的可行性方案；
(2)通过分析、计算，找出最佳方案。(钢材的密度为7.9×103kg/m3)
二、(18分)图l为一种电磁炉的原理示意图。它是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁磁材料制成的烹饪锅，在锅体形成无数小的涡流(感应电流)而产生焦耳热。同时，被磁化的铁磁材料分子因摩擦、碰撞而发热。从而使锅体自身发热达到加热食物的目的。
(1)使用电磁炉加热食物时，不产生明火，无烟尘，无废气，清洁、安全、高效、节能。请写出电磁炉在使用中可能涉及的物理知识(只写名称不写内容，不少于10个可得满分)。
(2)在使用电磁炉时，炉和锅之间的热是由_______传
递给_______的。电磁炉加热食物的过程中消耗______
____能转化为__________能；若用该电磁炉1次蒸熟
5个馒头需用时间25min，那么，1次只蒸熟1个同样
大小的馒头大约需要________min。
(3)某款电磁炉性能参数如下表所示：
型号 | 额定电压 | 额定功率 | 功率调节范围 | 温度调节范围 | 热效率 |
SC---16 | 220V50Hz | 1600W | 450W--1600W | 70℃--2400℃ | (大于)90％ |
根据上表数据，若电磁炉在功率调节和温度调节的范围内，加热温度随功率调节的变化图象是一直线，电磁炉工作电压正常，在1个标准大气压下，烧开一锅质量为3kg、温度为22℃的水最多需要多少时间(不计锅吸热及热散失)?
三、(18分)有人在夏季用简易晒水箱给水加热用来淋浴，这不仅能节省能源，而且很方便。李明和张华想利用这样的装置估测太阳光对地球表面辐射的强度的大小。也就是说，太阳光垂直照射地球表面时，地球表面单位时间单位面积所获得的能量是多少。实验装置如图2所示，晒水箱内部是被涂黑的，箱体外加了保温层，上面开口并盖有透明玻璃板。
在估测之前要首先弄清，透过玻璃板的太阳光能量究竟占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几?李明和张华各拿一块实验用的玻璃板，把阳光反射到墙上的同一个地方，他们发现，两块反射光斑重叠处的强度，和太阳光直接射到地上的强度差不多。
(1)透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几?你在得出这个结论时做了什么假设?假设的根据是什么?
(2)请你帮助他们设计实验方案，并写出具体的实验步骤。
(3)请你对这个实验方案的可行性做出评价。
四、(18分)用电流表和电压表测电流和电压时，通常并不考虑仪表本身电阻对待测电路的影响，而将其视为“理想仪表”，即认为电流表的内电阻为零，电压表的内电阻为无限大。实际上，电流表和电压表都有一定电阻值，因而我们可以把电流表看成一个能显示通过自身电流大小的其阻值很小的电阻；可以把电压表看成一个能显示自身两端电压大小的其阻值很大的电阻。所以，把电流表或电压表接入待测电路时，就相当于在待测电路中串联一个电阻，或并联一个电阻。这样，电流表两端就要有一定的电压，电压表中就要通过一定的电流，因此实际上很难同时精确地测出待测电阻两端的电压和通过待测电阻的电流。
1．现有一个量程为0．6A，内电阻为0．13Ω的电流表，能否用它测量某电路两端的电压?若不能，请说明理由。若能，请说明用它能测量的最大电压值。
2．现要精确测量一个阻值约为8Ω的电阻Rx，实验室提供下列器材。
·电流表A1：量程100mA，内电阻r1=4Ω
·电流表A2：量程500mA，内电阻r2=750Ω
·电压表V：量程10V，内电阻r3=10kΩ
·变阻器R0：阻值约10Ω·定值电阻R1：阻值为10kΩ
·电池E：两端电压约l.5V
·开关s、导线若干个
(1)选出你测量时所需的适当器材，并在虚线方框中画出电路图。
(2)需要测量哪些物理量?根据所测物理量，写出被测电阻Rx的表达式。
五、(16分)图3甲是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度v=0．2m/s向右运动。图3乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t变化的图象。设t=0时汽车开始提升重物，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，g取10N/kg。求：
(1)圆柱形重物的质量；(2)圆柱形重物的密度；(3)打捞前，圆柱形重物上表面所受的水的压力。
六、(16分)图4为一种电饭煲的工作原理图。下面是王宁同学对电饭煲工作原理的研究，请你也参与共同探讨。
按下、扳起电饭煲的开关，有一种“粘连”“吸引”的感觉，取出饭锅，发现电饭煲的底部有一个凸起物．它可以上下弹动，能被磁铁吸引。王宁同学通过用
这个电饭煲做米饭和烧水来研究它的工作情况，请回答他在使用过程中发现的如下问题。
(1)图4中只有两根外接导线，这样的用电器有什么危害?应当怎样加以完善?
(2)将三脚插头插入电源插座，不用按开关，指示灯就发亮，按下开关后，指示灯亮度不变。此时为什么开关对指示灯的亮度没有影响?
(3)电饭煲工作了15min，会出现大量“白气”，这些“白气”是怎样形成的?
(4)电饭煲工作了25min，听到“啪”的一声，指示灯不亮了。以此推测，感温软磁体的磁性可能受什么因素影响?怎样影响?
(5)听到“啪”的一声后又过了l0min，指示灯又发光，一会儿指示灯又熄灭了。分析在相同条件下，不同种类金属的热胀冷缩程度是否一样?
(6)要想获得恒温的温水，你可以怎样做?
(7)电饭煲使用较长一段时间后，常常在饭未完全熟透时就“跳闸”，这样就会出现“夹生饭”，请问这种情况电饭煲可能在什么地方出现了故障?为什么?
第十四届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题
一、(14分)1998年某地区遭受特大洪涝灾害。为了抗洪抢险，急需在20h内从甲地调运65t钢材到乙地。现仅剩下一艘满载时排水量为80t的货船，船身(包括船员)质量约17t，已知甲、乙两地的水路距离为80km，船行驶的平均速度为lOkm/h(不计水流速度)。
(1)请你设计一个完成此项任务的可行性方案；
(2)通过分析、计算，找出最佳方案。(钢材的密度为7.9×103kg/m3)
二、(18分)图l为一种电磁炉的原理示意图。它是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁磁材料制成的烹饪锅，在锅体形成无数小的涡流(感应电流)而产生焦耳热。同时，被磁化的铁磁材料分子因摩擦、碰撞而发热。从而使锅体自身发热达到加热食物的目的。
(1)使用电磁炉加热食物时，不产生明火，无烟尘，无废气，清洁、安全、高效、节能。请写出电磁炉在使用中可能涉及的物理知识(只写名称不写内容，不少于10个可得满分)。
(2)在使用电磁炉时，炉和锅之间的热是由_______传
递给_______的。电磁炉加热食物的过程中消耗______
____能转化为__________能；若用该电磁炉1次蒸熟
5个馒头需用时间25min，那么，1次只蒸熟1个同样
大小的馒头大约需要________min。
(3)某款电磁炉性能参数如下表所示：
型号 | 额定电压 | 额定功率 | 功率调节范围 | 温度调节范围 | 热效率 |
SC---16 | 220V50Hz | 1600W | 450W--1600W | 70℃--2400℃ | (大于)90％ |
根据上表数据，若电磁炉在功率调节和温度调节的范围内，加热温度随功率调节的变化图象是一直线，电磁炉工作电压正常，在1个标准大气压下，烧开一锅质量为3kg、温度为22℃的水最多需要多少时间(不计锅吸热及热散失)?
三、(18分)有人在夏季用简易晒水箱给水加热用来淋浴，这不仅能节省能源，而且很方便。李明和张华想利用这样的装置估测太阳光对地球表面辐射的强度的大小。也就是说，太阳光垂直照射地球表面时，地球表面单位时间单位面积所获得的能量是多少。实验装置如图2所示，晒水箱内部是被涂黑的，箱体外加了保温层，上面开口并盖有透明玻璃板。
在估测之前要首先弄清，透过玻璃板的太阳光能量究竟占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几?李明和张华各拿一块实验用的玻璃板，把阳光反射到墙上的同一个地方，他们发现，两块反射光斑重叠处的强度，和太阳光直接射到地上的强度差不多。
(1)透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几?你在得出这个结论时做了什么假设?假设的根据是什么?
(2)请你帮助他们设计实验方案，并写出具体的实验步骤。
(3)请你对这个实验方案的可行性做出评价。
四、(18分)用电流表和电压表测电流和电压时，通常并不考虑仪表本身电阻对待测电路的影响，而将其视为“理想仪表”，即认为电流表的内电阻为零，电压表的内电阻为无限大。实际上，电流表和电压表都有一定电阻值，因而我们可以把电流表看成一个能显示通过自身电流大小的其阻值很小的电阻；可以把电压表看成一个能显示自身两端电压大小的其阻值很大的电阻。所以，把电流表或电压表接入待测电路时，就相当于在待测电路中串联一个电阻，或并联一个电阻。这样，电流表两端就要有一定的电压，电压表中就要通过一定的电流，因此实际上很难同时精确地测出待测电阻两端的电压和通过待测电阻的电流。
1．现有一个量程为0．6A，内电阻为0．13Ω的电流表，能否用它测量某电路两端的电压?若不能，请说明理由。若能，请说明用它能测量的最大电压值。
2．现要精确测量一个阻值约为8Ω的电阻Rx，实验室提供下列器材。
·电流表A1：量程100mA，内电阻r1=4Ω
·电流表A2：量程500mA，内电阻r2=750Ω
·电压表V：量程10V，内电阻r3=10kΩ
·变阻器R0：阻值约10Ω·定值电阻R1：阻值为10kΩ
·电池E：两端电压约l.5V
·开关s、导线若干个
(1)选出你测量时所需的适当器材，并在虚线方框中画出电路图。
(2)需要测量哪些物理量?根据所测物理量，写出被测电阻Rx的表达式。
五、(16分)图3甲是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度v=0．2m/s向右运动。图3乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t变化的图象。设t=0时汽车开始提升重物，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，g取10N/kg。求：
(1)圆柱形重物的质量；(2)圆柱形重物的密度；(3)打捞前，圆柱形重物上表面所受的水的压力。
六、(16分)图4为一种电饭煲的工作原理图。下面是王宁同学对电饭煲工作原理的研究，请你也参与共同探讨。
按下、扳起电饭煲的开关，有一种“粘连”“吸引”的感觉，取出饭锅，发现电饭煲的底部有一个凸起物．它可以上下弹动，能被磁铁吸引。王宁同学通过用
这个电饭煲做米饭和烧水来研究它的工作情况，请回答他在使用过程中发现的如下问题。
(1)图4中只有两根外接导线，这样的用电器有什么危害?应当怎样加以完善?
(2)将三脚插头插入电源插座，不用按开关，指示灯就发亮，按下开关后，指示灯亮度不变。此时为什么开关对指示灯的亮度没有影响?
(3)电饭煲工作了15min，会出现大量“白气”，这些“白气”是怎样形成的?
(4)电饭煲工作了25min，听到“啪”的一声，指示灯不亮了。以此推测，感温软磁体的磁性可能受什么因素影响?怎样影响?
(5)听到“啪”的一声后又过了l0min，指示灯又发光，一会儿指示灯又熄灭了。分析在相同条件下，不同种类金属的热胀冷缩程度是否一样?
(6)要想获得恒温的温水，你可以怎样做?
(7)电饭煲使用较长一段时间后，常常在饭未完全熟透时就“跳闸”，这样就会出现“夹生饭”，请问这种情况电饭煲可能在什么地方出现了故障?为什么?