题目内容
【题目】某校物理兴趣小组改装了一个压力传感器，设计了如图甲所示的装置。轻质杠杆的支点为O，不吸水的实心圆柱体A通过轻质细线悬于杠杆左端C点，A的高度h0=50cm，上表面与容器中的水面刚好相平，下表面与置于水平桌面上的薄壁圆柱形容器底部刚好接触但无挤压。物体B通过轻质细线悬于杠杆右端D点，置于压力传感器上，压力传感器可以显示B对其支撑面压力F的大小。连接杠杆和物体A、B间的细线承受的拉力有一定限度。现对该装置进行测试，以500cm3/min的速度将圆柱形容器中的水缓缓抽出，10min恰能将水全部抽尽，压力传感器示数随时间变化的图像如图乙所示。杠杆始终静止在水平位置，不计杠杆、细线的重力，不计细线的形变，已知圆柱形容器底面积S=200cm3，杠杆OC∶OD=1∶2。求：
(1)A的底面积。
(2)t=0min时刻A所受到的浮力和t=6min时刻圆柱形容器底受到水的压强。
(3)A和B的重力GA、GB。
【答案】(1)100cm3；(2)50N；2000Pa；(3)80N；40N
【解析】
(1)由图乙可知，10min将水全部抽空，则容器中水的体积为
而
则A的底面积为
(2)由阿基米德浮力公式，可知t=0min时刻A所受到的浮力为
t=6min时刻，容器中水的高度为
圆柱体A所受的浮力减小量为
此时圆柱形容器底受到水的压强为
(3)杠杆始终静止在水平位置且杠杆OC∶OD=1∶2，连接杠杆和物体A间的细线承受的拉力大于杠杆和物体B间的拉力；由图乙可知，第6分钟至10分钟继续抽水，但物体B对压力传感器的支撑面压力不变，则说明第6分钟时连接杠杆和物体A间的细线断开，物体B的重力即为此后压力传感器的示数，即
第6分钟细线未断之前，
已知实心圆柱体A下表面与置于水平桌面上的薄壁圆柱形容器底部刚好接触但无挤压，由杠杆平衡条件可得
联立可得
即
则可得
，
答：(1)A的底面积为100cm3；
(2)t=0min时刻A所受到的浮力为50N，t=6min时刻圆柱形容器底受到水的压强为2000Pa；
(3)A和B的重力GA、GB分别为80N、40N。
【题目】太阳能是一种相对清洁取之不尽的能源，太阳能热水器就是利用太阳能给水加热的装置。下表是小明家的太阳能热水器在一天中阳光照射下的相关信息：
太阳照射时间/h | 装水量/kg | 吸热板面积/m2 | 水升高的温度/℃ | 水的比热容/[J/kg℃] |
10 | 100 | 2.5 | 50 | 4.2×10 3 |
（1）热水器平均每平方米的面积上，每小时接收的太阳能约为2×10 6 J，请你计算太阳在一天中辐射到此热水器上的总能量E.
（2）热水器中的水吸收的热量Q吸.
（3）由于受反射，散热等因素的影响，该热水器并不可能将辐射到此热水器上的全部太阳能转化为水的内能，求此太阳能的能量转化效率
。
