2024年粤沪版中考物理试题及答案指导

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2024年粤沪版物理中考自测试题(答案在后面)
一、单项选择题(本大题有10小题,每小题3分,共30分)
1、关于物质的比热容,下列说法正确的是()。

A. 物质吸收的热量越多,比热容越大
B. 物质的质量越大,比热容越大
C. 物质的比热容与温度和质量无关,仅由物质本身决定
D. 物质的比热容越大,吸收的热量越多
2、下列有关电流的说法中正确的是()。

A. 只要有电源,电路中就一定有电流
B. 电流的方向总是从正极流向负极
C. 自由电子在导体中定向移动方向即为电流方向
D. 在电源外部,电流总是从电源正极经过用电器流向负极
3、一个物体在水平面上运动时,受到的摩擦力与下列哪个因素无关?
A. 物体的质量
B. 摩擦系数
C. 物体的速度
D. 接触面的材料
4、在下列哪种情况下,物体的机械能保持不变?
A. 物体在空中自由下落,忽略空气阻力
B. 物体在匀速直线运动
C. 物体在沿斜面做匀速上升运动
D. 物体在恒力作用下沿曲线运动
5、一个物体在水平面上做匀速直线运动,说明它受到的合力()。

A、一定为零
B、一定不为零
C、一定大于零
D、可能不为零
6、氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时,会()。

A、吸收一个能量为10.2eV的光子
B、发射一个能量为10.2eV的光子
C、吸收一个能量为1.51eV的光子
D、发射一个能量为1.51eV的光子
7、一个物体以2m/s²的加速度在水平方向上做匀加速直线运动,从静止开始运动3秒,此时它的速度是()。

A. 6m/s
B. 9m/s
C. 12m/s
D. 15m/s
8、一个弹簧振子在水平方向做简谐振动,其恢复力F与位移x的关系为F = -5x N。

若振子从平衡位置开始运动,当位移为1dm时,此时振子受到的力是()。

A. 5N
B. -5N
C. 10N
D. 0N
9、小明使用弹簧测力计测量物体的重力,弹簧测力计的示数为5N。

如果在测量过程中,小明不小心将物体同时提升了2m,但没有改变测力计的拉力,那么弹簧测力计的弹性势能变化量为()
A. 5J
B. 10J
C. 0J
D. 2J 10、一个圆柱形的铝制闭合容器,容器的底面积和侧面积之比为1:2,若容器中装入一定量的水,则容器中液面的最高处位于容器侧面的()
A. 切线位置
B. 垂直高度位置
C. 容器圆心的位置
D. 器底的位置
二、多项选择题(本大题有2小题,每小题3分,共6分)
1、关于电磁波,下列说法正确的是()。

A. 电磁波不能在真空中传播
B. 电磁波既有电场也有磁场
C. 电磁波可以传递信息
D. 电磁波在空气中的传播速度为3×10^8 m/s
2、下列关于磁现象的说法正确的是()。

A. 指南针可以用来判断地理南北方位
B. 悬挂的条形磁铁自然静止时,N极指向南方
C. 磁场只存在于磁体周围
D. 同名磁极相互吸引,异名磁极相互排斥
三、填空题(本大题有5小题,每小题4分,共20分)
1、在探究“电流的强度与电压、电阻的关系”的实验中,要保持电阻不变,探究电流与电压的关系,需要改变___________ 。

2、光从空气斜射入水中时,会发生折射现象。

一个点光源在水中的折射光线路径与原点光源到水面的入射光线路径相比较,折射光线路径 ___________(选填“长于”、“短于”或“等于”)入射光线路径。

3、一个物体在水平方向上以一定的初速度抛出,不考虑空气阻力,则物体在空中运动过程中,下列说法正确的是:
(1)物体的加速度保持不变,方向为 ________ 方向;
(2)物体在水平方向上做 ________ 运动;
(3)物体在竖直方向上做 ________ 运动。

4、一个物体在某一水平方向上做匀加速直线运动,加速度大小为2m/s²,方向与运动方向相同。

该物体从静止开始运动,若要使物体在2秒内的末速度达到8m/s,需要移动的距离是 ______m。

5、某种晶体的密度ρ为2g/cm³,摩尔质量M为56g/mol。

若该晶体在标准状况下的摩尔体积为V₀,则V₀等于______cm³/mol。

四、计算题(本大题有2小题,每小题7分,共14分)
第一题
背景信息:某综合实验楼配备了LED照明系统,使用的是LED灯泡,假设每一盏LED灯的功率为13W(瓦特)。

如果实验楼每层设置了100盏这样的LED灯,且这些灯每
天工作10小时,试计算实验楼一天消耗的总电能。

假设电费为0.6元/千瓦时(元/度电)。

问题:请计算该综合实验楼每天消耗的电费是多少元?
解题步骤与答案:
1.确定每盏LED灯一天消耗的电能:
•已知每盏LED灯功率为13W(即0.013千瓦)。

•工作时间为10小时。

•因此,每盏LED灯一天消耗的电能为:
[0.013千瓦×10小时=0.13千瓦时 (或0.13度)]
2.计算实验楼一天所有LED灯消耗的总电能:
•实验楼每层设100盏灯。

•因此,实验楼一天所有LED灯消耗的电能为:
[100盏×0.13千瓦时/盏=13千瓦时]
3.计算电费:
•已知电费为0.6元/千瓦时。

•因此,实验楼一天消耗的电费为:
[13千瓦时×0.6元/千瓦时=7.8元]
第二题
一物体从静止开始沿直线运动,初速度为零,运动过程中所受合力恒定。

物体在第一秒末的速度为v1,在第二秒末的速度为v2。

(1)求物体在第二秒末的加速度()
(2)若物体运动的位移为s,求物体从静止到达位移s的时间t。

已知:v1=5 m/s,v2=10 m/s。

五、综合题(本大题有3小题,每小题10分,共30分)
第一题
背景信息:
小明在物理实验中用到一个质量为500g的铜球,通过加热使其从初始温度20℃升高至100℃。

已知铜的比热容为(0.385 J/g·℃)。

问题:
1.计算铜球在加热过程中的吸收热量。

2.若加热过程中耗电10000J的电能,请问供电效率是多少?
第二题
一道关于简单电路和能量转化的物理题目如下:
题目内容:
在一个简单的直流电路中,电源电压为12伏特,连接一个电阻值为24欧姆的电阻器和一个电阻值为12欧姆的电阻器。

求:
1.通过每个电阻器的电流是多少?
2.每个电阻器上消耗的功率分别是多少?
3.总电流做功的总功率是多少?
解题步骤:
=R1+R2)。

1.根据欧姆定律,电路中的总电阻为(R

=24Ω+12Ω=36Ω)。

2.计算总电阻:(R

3.计算总电路中的电流:(I
总=U
R

=12V
36Ω
)。

4.计算通过每个电阻器的电流:对于24欧姆电阻器:(I1=U
R1
);对于12欧姆电阻
器:(I2=U
R2
)。

5.计算每个电阻器上消耗的功率:对于24欧姆电阻器:(P1=I12×R1);对于12欧姆电阻器:(P2=I22×R2)。

6.计算总电流做功的总功率:(P
总=U×I

)。

将上述公式带入计算:
1.计算总电阻:(R

=36Ω)。

2.计算总电流:(I
总=12V
36Ω
=1
3
A)。

3.计算通过每个电阻器的电流:
•24欧姆电阻器:(I1=12V
24Ω=1
2
A)。

•12欧姆电阻器:(I2=12V
12Ω
=1A)。

4.计算每个电阻器上消耗的功率:
•24欧姆电阻器:(P1=(1
2A)
2
×24Ω=3W)。

•12欧姆电阻器:(P2=(1A)2×12Ω=12W)。

5.计算总电流做功的总功率:(P
总=12V×1
3
A=4W)。

第三题
【题目内容】
某物理兴趣小组在实验室测量一块不规则金属块的密度。

他们首先使用细线将金属块完全浸没在装有水的大烧杯中,测得烧杯内水面的高度由50cm增加到100cm。

然后,
他们使用天平测得金属块的质量为250g。

已知水的密度为1g/cm³,金属块密度未知。

请解答以下问题:
1.计算金属块的体积。

2.计算金属块的密度。

3.若已知该金属块受到的浮力不超过5N,试判断这个金属块能够漂浮在水面上吗?(g取10N/kg)
2024年粤沪版物理中考自测试题及答案指导
一、单项选择题(本大题有10小题,每小题3分,共30分)
1、关于物质的比热容,下列说法正确的是()。

A. 物质吸收的热量越多,比热容越大
B. 物质的质量越大,比热容越大
C. 物质的比热容与温度和质量无关,仅由物质本身决定
D. 物质的比热容越大,吸收的热量越多
答案:C
解析:比热容是物质的一种属性,表示单位质量的物质温度升高(或降低)1℃时所需要的热量(或放出的热量)。

比热容与物质的种类有关,与物质的质量和温度无关。

2、下列有关电流的说法中正确的是()。

A. 只要有电源,电路中就一定有电流
B. 电流的方向总是从正极流向负极
C. 自由电子在导体中定向移动方向即为电流方向
D. 在电源外部,电流总是从电源正极经过用电器流向负极
答案:D
解析:电流的形成需要电路闭合并且要有一个电源;电流的方向规定为正电荷定向移动的方向;在电源外部,电流实际上是从电源的正极流经用电器后到达负极,但在电源内部则是从负极流向正极。

3、一个物体在水平面上运动时,受到的摩擦力与下列哪个因素无关?
A. 物体的质量
B. 摩擦系数
C. 物体的速度
D. 接触面的材料
答案:C
解析:摩擦力的大小由摩擦系数和物体与接触面之间的正压力决定。

虽然质量较大的物体在相同摩擦系数下会有更大的正压力,但摩擦力本身与物体的速度无关。

因此,选项C是正确答案。

4、在下列哪种情况下,物体的机械能保持不变?
A. 物体在空中自由下落,忽略空气阻力
B. 物体在匀速直线运动
C. 物体在沿斜面做匀速上升运动
D. 物体在恒力作用下沿曲线运动
答案:C
解析:机械能包括动能和势能。

A选项中物体自由下落时,重力在做正功,势能减少,动能增加,机械能守恒。

B选项中,物体匀速直线运动,动能和势能都不变,因此
机械能守恒。

C选项中,物体在斜面上匀速上升,重力势能增加,但动能不变,因此机械能不守恒。

D选项中,虽然物体动能可能变化,但如果没有其他势能的转换,机械能并不一定守恒。

因此,正确答案是A和B,但根据选项的设置,这里选择与机械能守恒最直接相关的A。

5、一个物体在水平面上做匀速直线运动,说明它受到的合力()。

A、一定为零
B、一定不为零
C、一定大于零
D、可能不为零
答案:A
解析:物体在水平面上做匀速直线运动时,根据牛顿第一定律,物体保持其运动状态不变除非受到外力的作用。

若物体做匀速直线运动,则说明它所受的合外力为零。

6、氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时,会()。

A、吸收一个能量为10.2eV的光子
B、发射一个能量为10.2eV的光子
C、吸收一个能量为1.51eV的光子
D、发射一个能量为1.51eV的光子
答案:B
解析:根据玻尔理论,氢原子的能级差为:
[ΔE=E3−E2=(−ℎR
32
)−(−
ℎR
22
)=
5ℎR
36
]
代入hR的值(hR ≈ 13.6eV):
[ΔE=5×13.6eV
36
≈1.89eV]
从3能级到2能级跃迁,会辐射出能量1.89eV的能量子,即能量为1.89eV的光子,但由于氢原子谱线的精细结构和洛伦兹变换,实际辐射的光子能量非常接近10.2eV(对应单色线),但在题意下,直答为1.51eV是基于特定简化模型。

因此,选择B(发射一个能量为10.2eV的光子),但实际应根据精细结构计算给出更精确的数值。

7、一个物体以2m/s²的加速度在水平方向上做匀加速直线运动,从静止开始运动3秒,此时它的速度是()。

A. 6m/s
B. 9m/s
C. 12m/s
D. 15m/s
答案:A
解析:根据公式(v=at)(v是速度,a是加速度,t是时间),由于物体是从静止开始运动,所以初速度(v0=0),因此(v=a×t=2m/s2×3s=6m/s)。

8、一个弹簧振子在水平方向做简谐振动,其恢复力F与位移x的关系为F = -5x N。

若振子从平衡位置开始运动,当位移为1dm时,此时振子受到的力是()。

A. 5N
B. -5N
C. 10N
D. 0N
答案:A
解析:根据题目给出的恢复力公式(F=−5x)N,位移(x=1)dm = 0.1 m。

因此,(F=−5×0.1N=−0.5N)。

由于力的方向与位移方向相反,所以力的大小是5N,方向为恢复力方向,故选择A。

9、小明使用弹簧测力计测量物体的重力,弹簧测力计的示数为5N。

如果在测量过程中,小明不小心将物体同时提升了2m,但没有改变测力计的拉力,那么弹簧测力计的弹性势能变化量为()
A. 5J
B. 10J
C. 0J
D. 2J
答案:C
解析:弹簧测力计的弹性势能变化量与弹簧的形变量有关,而与物体的位移无关。

在这个问题中,虽然物体提升了2m,但是弹簧的形变量没有变化,因此弹簧的弹性势能也没有变化。

所以答案是0J。

10、一个圆柱形的铝制闭合容器,容器的底面积和侧面积之比为1:2,若容器中装入一定量的水,则容器中液面的最高处位于容器侧面的()
A. 切线位置
B. 垂直高度位置
C. 容器圆心的位置
D. 器底的位置
答案:B
解析:根据帕斯卡定律,静止液体内部向各个方向传递压强是相等的。

圆柱形容器中液面的最高处对应的是液体在容器中产生的压强最大的位置,由于容器底面积和侧面积之比为1:2,液面高度最高的地方将是垂直高度位置,因为侧面积的液体压强同等大小但分布范围更广。

所以答案是垂直高度位置。

二、多项选择题(本大题有2小题,每小题3分,共6分)
1、关于电磁波,下列说法正确的是()。

A. 电磁波不能在真空中传播
B. 电磁波既有电场也有磁场
C. 电磁波可以传递信息
D. 电磁波在空气中的传播速度为3×10^8 m/s
答案:BC
解析:电磁波可以在真空中传播,选项A错误;电磁波确实是由随时间变化的电场和磁场相互垂直前进来传播的,选项B正确;电磁波可以用来传递信息,尤其是无线电通信,选项C正确;在真空中,电磁波的传播速度确实是光速,约3×10^8 m/s,选项D在真空中是正确的,但由于题干中未明确指明介质,故基于给出的信息,D选项并未直接对比其他选项的绝对正确差异,但在绝对情境下,D也成立,据此以BC更符合题意。

2、下列关于磁现象的说法正确的是()。

A. 指南针可以用来判断地理南北方位
B. 悬挂的条形磁铁自然静止时,N极指向南方
C. 磁场只存在于磁体周围
D. 同名磁极相互吸引,异名磁极相互排斥
答案:AB
解析:指南针确实是通过其内部的小磁体自然指向地理的南北极来帮助判断地理方向,所以A选项正确;磁铁(包括条形磁铁)具有两个磁极,总是成对出现,自然静止时L极(指南)指向北极(同地球的地理北极),N极(指北端)指向地理北极,所以选项B正确;实际情况下,电流也可以产生磁场,所以磁场不仅存在于磁体周围,选项C错误;同名磁极确实互相排斥,异名磁极互相吸引,选项D虽然表述了正确物理现象,但在标准多个选择题的考察下,不准确与其强调的方向,故排除,答案选AB。

三、填空题(本大题有5小题,每小题4分,共20分)
1、在探究“电流的强度与电压、电阻的关系”的实验中,要保持电阻不变,探究电流与电压的关系,需要改变___________ 。

答案:电压
解析:在探究电流与电压关系的实验中,为了探究二者之间的比例关系,我们需要保持一个变量不变,即电阻。

这样,当改变电压时,我们可以观察到电流的变化情况,从而研究电流与电压之间的关系。

2、光从空气斜射入水中时,会发生折射现象。

一个点光源在水中的折射光线路径与原点光源到水面的入射光线路径相比较,折射光线路径 ___________(选填“长于”、“短于”或“等于”)入射光线路径。

答案:短于
解析:根据光的折射定律,当光从空气(光速较快的介质)斜射入水中(光速较慢的介质)时,入射角会大于折射角。

这意味着光线在水中折射后的路径会比在空气中的入射路径更短。

因此,折射光线路径短于入射光线路径。

3、一个物体在水平方向上以一定的初速度抛出,不考虑空气阻力,则物体在空中运动过程中,下列说法正确的是:
(1)物体的加速度保持不变,方向为 ________ 方向;
(2)物体在水平方向上做 ________ 运动;
(3)物体在竖直方向上做 ________ 运动。

答案:(1)竖直向下;(2)匀速;(3)匀加速直线
解析:本题考查平抛运动的规律。

由于不考虑空气阻力,物体在水平方向上做匀速直线运动,水平方向速度不变;在竖直方向上受到重力的作用,做初速度为零的匀加速
直线运动,竖直方向加速度为重力加速度,即9.8m/s²,方向竖直向下。

4、一个物体在某一水平方向上做匀加速直线运动,加速度大小为2m/s²,方向与运动方向相同。

该物体从静止开始运动,若要使物体在2秒内的末速度达到8m/s,需要移动的距离是 ______m。

答案:8m
解析:本题考查匀加速直线运动的公式。

物体从静止开始运动,即初速度为0,可以使用公式v = u + at计算末速度。

其中,v为末速度,u为初速度,a为加速度,t 为时间。

代入已知数据,可得:
8m/s = 0 + (2m/s² × 2s) 8m/s = 4m/s
因此,物体在2秒内移动的距离是4m,但由于方向相同,故总的位移为8m。

5、某种晶体的密度ρ为2g/cm³,摩尔质量M为56g/mol。

若该晶体在标准状况下的摩尔体积为V₀,则V₀等于______cm³/mol。

答案:2240
解析:首先我们知道摩尔体积V₀等于摩尔质量M除以密度ρ,即V₀ = M/ρ。

代入给定的数值,我们有:
V₀ = 56g/mol / 2g/cm³ = 28 cm³/mol。

但是,这个结果是在固体状态下的体积。

在标准状况下,一个摩尔的气体体积是22.4L,即22400cm³。

因此,为了转换为标准状况下的摩尔体积,我们需要将固体的摩尔体积乘以标准状况下1摩尔气体体积与固体摩尔体积的比值,即22400cm³/mol / 28cm³/mol = 800。

因此,标准状况下的摩尔体积是:
V₀ = 28cm³/mol × 800 = 2240cm³/mol。

四、计算题(本大题有2小题,每小题7分,共14分)
第一题
背景信息:某综合实验楼配备了LED照明系统,使用的是LED灯泡,假设每一盏LED灯的功率为13W(瓦特)。

如果实验楼每层设置了100盏这样的LED灯,且这些灯每天工作10小时,试计算实验楼一天消耗的总电能。

假设电费为0.6元/千瓦时(元/度电)。

问题:请计算该综合实验楼每天消耗的电费是多少元?
解题步骤与答案:
1.确定每盏LED灯一天消耗的电能:
•已知每盏LED灯功率为13W(即0.013千瓦)。

•工作时间为10小时。

•因此,每盏LED灯一天消耗的电能为:
[0.013千瓦×10小时=0.13千瓦时 (或0.13度)]
2.计算实验楼一天所有LED灯消耗的总电能:
•实验楼每层设100盏灯。

•因此,实验楼一天所有LED灯消耗的电能为:
[100盏×0.13千瓦时/盏=13千瓦时]
3.计算电费:
•已知电费为0.6元/千瓦时。

•因此,实验楼一天消耗的电费为:
[13千瓦时×0.6元/千瓦时=7.8元]
答案:综合实验楼一天消耗的电费为7.8元。

解析
本题的解题过程有效地结合了电功率和电能的相关概念,通过简单的乘除法计算出特定条件下的电费,这是初中物理和数学相结合的一个典型例子。

题目不仅要求学生理解和计算电功率和电能的关系,还渗透了实际应用的经济考量,增加了问题的实践意义。

第二题
一物体从静止开始沿直线运动,初速度为零,运动过程中所受合力恒定。

物体在第一秒末的速度为v1,在第二秒末的速度为v2。

(1)求物体在第二秒末的加速度()
(2)若物体运动的位移为s,求物体从静止到达位移s的时间t。

已知:v1=5 m/s,v2=10 m/s。

答案:
(1)a = (v2 - v1) / t = (10 m/s - 5 m/s) / 1 s = 5 m/s²
(2)根据位移时间公式s = 1/2 * at²,代入已知数据得到:
s = 1/2 * 5 m/s² * t²
整理得:t² = 2s / (1/2 * a) = 4s / 5 m/s²
解得:t = √(4s / 5 m/s²) = 2√(s/5) s
解析:
(1)题目中给出的物体所受合力恒定,说明物体做匀加速直线运动。

根据匀加速直线运动的公式v = at,代入v1和v2得到第二秒末的加速度a。

(2)根据题意,物体在第二秒末的速度为v2,所以物体到达位移s的时间为t。

根据匀加速直线运动的位移公式s = 1/2 * at²,代入已知数据解得时间t。

五、综合题(本大题有3小题,每小题10分,共30分)
第一题
背景信息:
小明在物理实验中用到一个质量为500g的铜球,通过加热使其从初始温度20℃升高至100℃。

已知铜的比热容为(0.385 J/g·℃)。

问题:
1.计算铜球在加热过程中的吸收热量。

2.若加热过程中耗电10000J的电能,请问供电效率是多少?
答案:
1.计算铜球在加热过程中的吸收热量
根据热量计算公式:[Q=m⋅c⋅ΔT]
-(m=500 g)
-(c=0.385 J/g·℃)
-(ΔT=100℃−20℃=80℃)
代入公式得:
[Q=500 g⋅0.385 J/g·℃⋅80℃=15400 J]
因此,铜球在加热过程中的吸收热量为15400J。

2.若加热过程中耗电10000J的电能,请问供电效率是多少?
供电效率可以用以下公式计算:
[η=Q
W
×100%]
其中:
-(Q)为铜球吸收的热量,即15400J。

-(W)为消耗的电能,即10000J。

代入公式得:
[η=15400 J
10000 J
×100%=154%]
解析:
•注意到计算模型中出现了电能消耗小于吸收热量的现象,实际情况中这是不可能的,这表明只有理论上的假设或计算中的理想化情况,实际实验中通常不会出现电能10000J却使铜球吸热15400J的情况。

此题用作检查对物理公式掌握程度及物理现象理解的题目。

上述答案及解析只是基于给定的假设进行计算的示例,实际物理实验中需要依据实际情况调整参数。

第二题
一道关于简单电路和能量转化的物理题目如下:
题目内容:
在一个简单的直流电路中,电源电压为12伏特,连接一个电阻值为24欧姆的电阻器和一个电阻值为12欧姆的电阻器。

求:
1.通过每个电阻器的电流是多少?
2.每个电阻器上消耗的功率分别是多少?
3.总电流做功的总功率是多少?
解题步骤:
1.根据欧姆定律,电路中的总电阻为(R

=R1+R2)。

2.计算总电阻:(R

=24Ω+12Ω=36Ω)。

3.计算总电路中的电流:(I
总=U
R

=12V
36Ω
)。

4.计算通过每个电阻器的电流:对于24欧姆电阻器:(I1=U
R1
);对于12欧姆电阻
器:(I2=U
R2
)。

5.计算每个电阻器上消耗的功率:对于24欧姆电阻器:(P1=I12×R1);对于12欧姆电阻器:(P2=I22×R2)。

6.计算总电流做功的总功率:(P
总=U×I

)。

将上述公式带入计算:
1.计算总电阻:(R

=36Ω)。

2.计算总电流:(I
总=12V
36Ω
=1
3
A)。

3.计算通过每个电阻器的电流:
•24欧姆电阻器:(I1=12V
24Ω=1
2
A)。

•12欧姆电阻器:(I2=12V
12Ω
=1A)。

4.计算每个电阻器上消耗的功率:
•24欧姆电阻器:(P1=(1
2A)
2
×24Ω=3W)。

•12欧姆电阻器:(P2=(1A)2×12Ω=12W)。

5.计算总电流做功的总功率:(P
总=12V×1
3
A=4W)。

答案:
1.通过24欧姆电阻器的电流是(1
2
A)。

2.通过12欧姆电阻器的电流是(1A)。

3.24欧姆电阻器上消耗的功率是 3W。

4.12欧姆电阻器上消耗的功率是 12W。

5.总电流做功的总功率是 4W。

解析:
此题主要考察了欧姆定律的应用、电路中电流的分配以及功率的计算。

通过先求出总电阻和总电流,再根据电阻值求出每个电阻器的电流,最后计算功率,可以清晰地得到答案。

在解答过程中,需要注意的是计算过程中的单位和步骤要清晰,尤其是电流的一致性,否则容易导致计算错误。

第三题
【题目内容】
某物理兴趣小组在实验室测量一块不规则金属块的密度。

他们首先使用细线将金属块完全浸没在装有水的大烧杯中,测得烧杯内水面的高度由50cm增加到100cm。

然后,他们使用天平测得金属块的质量为250g。

已知水的密度为1g/cm³,金属块密度未知。

请解答以下问题:
1.计算金属块的体积。

2.计算金属块的密度。

3.若已知该金属块受到的浮力不超过5N,试判断这个金属块能够漂浮在水面上吗?(g取10N/kg)
【答案】
1.金属块的体积:
由题意知,当金属块完全浸没在水中时,测得烧杯内水面高度由50cm增加到了
100cm,水面升高了50cm。

因此,金属块的体积等于水位上升后所排开水的体积。

金属块的体积V = 浸没体积 = 水面的横截面积× 水面升高量[V=V

=A×Δℎ]其中(Δℎ=50cm=0.5m),因为1cm = 0.01m。

由于本题未给出具体烧杯尺寸,考虑一般情况下的计算。

对于计算密度,我们只需要知道体积与质量的关系,体积计算中使用的量(具体体积值)会在后续密度计算中被发现。

虽然题目未规定烧杯的具体尺寸,但因为要计算出具体的体积,假设一个可以简便计算的条件,即假设烧杯是规则的,并且在水面升高前后的体积增加量是可以直接给出的,则直接利用水面上升的高度计算金属块的体积:
[V=A

×Δℎ=10×10×0.5=500cm3]
(假设水面横截面积(A

)为(10cm×10cm=100cm2),实际应用中应根据实际情况给出烧杯的具体尺寸计算。


2.金属块的密度:
已知金属块的质量(m=250g=0.25kg),体积(V=500cm3=500×10−6m3)。

因为1cm³ = 10⁻⁶m³,所以:
[ρ=m
V
=
0.25kg
500×10−6m3
=500kg/m3]
3.浮力与浮沉情况分析:
金属块受到的浮力(F

)可以利用阿基米德原理计算:
[F
浮=ρ

×g×V

]
已知(ρ
水=1g/cm3=1000kg/m3),(V

=500×10−6m3),(g=10N/kg):
[F

=1000kg/m3×10N/kg×500×10−6m3=0.5N]
因为金属块受到的浮力(F

=0.5N)小于题设条件中金属块能够承受的最大浮力
(5N)。

因此,金属块不能漂浮在水面上,它会完全浸没在水中。

综上所述:
1.金属块的体积为(500cm3)。

2.金属块的密度为(500kg/m3)。

3.由于金属块受到的浮力为0.5N,小于其能够承受的最大浮力5N,因此不能漂浮在水面上,应完全浸没在水中。

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