用细线竖直拉着一长方体物体，将物块从盛满水的烧杯上方缓慢下降-优题课

用细线竖直拉着一长方体物体，将物块从盛满水的烧杯上方缓慢下降直至完全浸没水中，物块下降过程中，所受拉力F随下降高度h的变化关系如图所示，求：

（1）物块的重力；

（2）物块受到的最大浮力；

（3）当物块刚好完全浸没时，物块下表面受到水的压强。

科目物理题型计算题难度中等

知识点：液体的压强的计算阿基米德原理的应用浮力大小的计算

容量为 $5.0 L$ 的某品牌电热水壶如图甲所示，其加热功率为 $2 kW$ ，保温功率为 $121 W$ ．简化电路图如图乙所示， $S$ 是保温和加热的自动转换开关，在1个标准大气压下，让该壶正常工作，将一满壶初温为 $20^{°} C$ 的水烧开。求：

【水的比热容为 4 . 2 × 10 3 J / ( kg · ° C ) 】

（1）水吸收的热量。

（2）加热时间（不计热量损失）。

（3）电阻 $R_{2}$ 的阻值。

如图所示，小灯泡 $L$ 标有“ $6 V 3 W$ ”的字样，不考虑灯丝电阻的变化，滑动变阻器的最大阻值 $R$ 为 $24 Ω$ ，电源电压保持不变。当 $S$ 闭合， $S_{1}$ 、 $S_{2}$ 断开，滑片 $P$ 滑到中点时，小灯泡恰好正常发光。保持滑片 $P$ 的位置不变，闭合 $S$ 、 $S_{1}$ 、 $S_{2}$ ，发现电流表的示数变化了 $1 A$ ．求：

（1）小灯泡正常发光时的电流。

（2）电源电压。

（3）当开关 $S$ 、 $S_{1}$ 、 $S_{2}$ 都闭合时，电路消耗总功率的最小值。

如图所示，放在水平面上的薄壁圆柱形容器，底面积为 $25 c m^{2}$ ，弹簧测力计的挂钩上挂着重为 $3.9 N$ 的金属块，现将金属块浸没水中，容器内水面由 $20 cm$ 上升到 $22 cm (g = 10 N / kg)$ 。求：

（1）金属块未放入水中时（如图所示），水对容器底的压强；

（2）金属块的密度；

（3）金属块浸没水中（未接触容器底）静止时，弹簧测力计的示数；

（4）缓慢匀速提升金属块使其上升 $10 cm$ ，金属块始终处于浸没状态，你认为此过程中浮力做功吗？若做功，请计算出浮力做了多少功；若不做功，请说明理由。

太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一。某品牌太阳能热水器每小时平均接收 $4.2 \times 10^{6} J$ 的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为 $100 kg$ 、初温为 $26^{°} C$ 的水，温度升高到 $46^{°} C$ ．求：

（1）热水器中的水吸收的热量 $Q_{吸}$ ； $[$ 水的比热容 $c = 4.2 \times 10^{3} J / (kg \cdot^{°} C)]$

（2）热水器5小时有效照射内接收到的太阳能 $E$ ；

（3）热水器5小时有效照射内接收到的太阳能，相当于完全燃烧多少 $m^{3}$ 的天然气放出的热量？（天然气的热值 $q = 7 \times 10^{7} J / m^{3})$

科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路（设环境温度不高于 $20^{°} C)$ ，由工作电路和控制电路组成。工作电路中的电热器上标有“ $220 V 1000 W$ ”的字样；控制电路电源电压 $U = 30 V$ ，热敏电阻 $R_{t}$ 作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示， $R_{1}$ 为滑动变阻器。闭合开关 $S$ ，电磁铁产生的吸引力 $F$ 与控制电路中电流 $I$ 的关系如图丙所示，衔接只有在不小于 $3 N$ 吸引力的作用下才能被吸下，工作电路断开（不计继电器线圈的电阻， $c_{水} = 4.2 \times 10^{3} J / (kg \cdot^{\circ} C}))$ 。求：

（1）电热器正常工作时的电阻；

（2）电热器正常工作时，给恒温箱中 $100 kg$ 的水加热，已知电热器的加热效率为 $70 %$ ，当水温由 $30^{°} C$ 升高到 $40^{°} C$ 时，电热器的加热时间；

（3）为了把温度控制在 $40^{°} C$ 左右，设定在水温低于 $40^{°} C$ 时自动加热，在水温达到 $40^{°} C$ 时停止加热，求此时滑动变阻器 $R_{1}$ 消耗的电功率。