物理陷阱题

陷阱题也称上当题，是指考题针对同学们学习和研究物理问题时认识和思维上的片面性，有意设置解题的干扰信息，以迷惑考生，最终考查大家明辨“是非”的能力.科学的发展就是不断地跨越一个个“陷阱”，从错误到正确，从未知到已知，从感性到理性，使人类不断地获得新知识，使人的认识不断地飞跃.“力是使物体运动的原因”“冷水比热水结冰快”等谬误之所以统治物理学几千年，正是由于人们被大自然表面现象这个“阱”所“陷”.陷阱型试题是命题者根据学生普遍存在的一些知识经验上的局限性和思维方法上的缺陷，设置“歧途”，使学生不能正确捕捉条件信息，使学生的想像和思维过程受阻，以致错用公式.这类试题充分体现了素质教育的基本要求和考核方向，是近年来中考的热门题型之一.

题型一、故意给出无关的物理量

典例1　一合金锭，体积1×10-2m3，密度为8×103kg／m3，某人通过滑轮组使它水平向左匀速移动，速度为0.2m／s，所受的滑动摩擦力为294N，若手拉绳子的力为105N，滑轮组的机械效率为70％.求：

（1）请你在图1上画出滑轮组的装置图（要求所用滑轮的个数最少）；

（2）5s内手拉绳子移动的距离；

（3）手对绳子做功的功率.

解析　解此题时，应以机械效率为突破口，然后根据有用功、总功的概念及滑轮组的知识，找出承担动滑轮绳子的股数，才能解决题目中的三个问题.

（1）设承担动滑轮的绳子股数为n，手拉绳子使合金绽移动的距离为s.

当通过滑轮组使合金绽向左匀速移动时，克服摩擦力所做的功为有用功，手对绳子所做的功为总功.

即W有用=fs，W总=F·ns.

由η=■得

70%=■，解得n=4.

所以动滑轮个数　n1=■=2，

定滑轮个数为　n2=■-1=1.

滑轮组的装置如图2所示.

（2）5s内合金绽移动的距离为

s=vt=0.2m／s×5s=1m，

则手拉绳子移动距离为

s′=4s=4m.

（3）5s内手拉绳子做的功为

W=Fs′=105N×4m=420J，

则手拉绳子的功率为

P=■=■=84W.

点评　此题中给出了两个多余条件——合金锭的体积和密度，解题时一定要明确哪些力做的是有用功，哪些力做的功是总功.要特别注意在绳子股数一定时，滑轮组中滑轮个数最少的条件.

思考　如果本题已知是两动滑轮和两定滑轮组成的滑轮组，要解决这个问题，还是要先确定承担动滑轮绳子的股数，再确定绕法.

典例2　同种材料制成的三个实心圆柱体，高度相同，甲重10N，乙重8N，丙重5N.把它们竖直放在水平面上，则对地面的压强（　）.

A.甲圆柱体大

B.乙圆柱体大

C.丙圆柱体大

D.一样大

解析　解此题，应从压强的定义公式p=■入手，经过变形得出此种情况下压强跟哪些物理量有关，即可解决问题.

根据公式p=■可得出圆柱体对地面的压强为p=■=■=■=ρhg，

所以甲、乙、丙三个圆柱体对地面的压强一样大，故选D.

点评　题目中给出的甲、乙、丙三个圆柱体所受的重力与它们对地面的压强无关，解题时不能被题目给出的数值所迷惑.在解题时，既要注重已知条件，又要注重对具体问题进行具体分析，这样才能跨越题目所设置的陷阱.

思考　如果这三个实心圆柱体高度相同，而甲是铜、乙是铁、丙是铝，还应选D吗？从“解析”中可知圆柱体对地面的压强只与它的密度和高度有关，与其他（如重力、接触面积等）因素都无关，所以很容易得出应选A.

题型二、隐含解题所需的条件

典例3　把一块冰放入盛满煤油（ρ油

=0.8×103kg／m3）的杯中时（足够深），从杯中溢出16g煤油，若将该冰块放入盛满水的杯中时，能溢出多少克水？（g取10N／kg）

解析　把冰块放入煤油中时，因为ρ冰

＞ρ油，所以冰块必然下沉到容器底部，溢出煤油的体积等于冰块的体积，由此可求出冰的体积Ｖ冰，进而求出Ｇ冰=ρ冰gＶ冰.又因为ρ冰＜ρ水，所以冰块放入水中后将漂浮，则可由漂浮条件Ｆ浮=Ｇ冰求出Ｆ浮，再由阿基米德原理Ｆ浮=Ｇ排求得溢出水的质量.

ρ冰＞ρ油，

冰块放入煤油中将沉到容器底部.

Ｖ冰=Ｖ排油=■=■

=2.0×10-5m3.

Ｇ冰=ρ冰gＶ冰

=0.9×103kg／m3×10N／kg×2.0×10-5m3

=0.18N，

又ρ水＞ρ冰，冰块在水中将漂浮，

根据漂浮条件Ｆ浮′=Ｇ冰，

Ｇ排水=Ｆ浮′=Ｇ冰=0.18N.

则m排水=Ｇ排水／g=■=18g.

点评　此题的“陷阱”是以不善于分析物体在两种不同液体中所处的状态为目标，使学生陷入V排油=V排水的陷阱中.解答这类题的关键是正确分析冰在煤油中下沉到底部，有V冰=V排油的关系；冰在水中会漂浮，有Ｆ浮′=Ｇ冰的关系，而V冰并不等于V排水.清楚了冰的状态，就会由m油求V排油求V冰求Ｇ冰求Ｇ排水求m排水.解题中若不分析冰的状态，套用Ｇ排水=ρ油gV排油或由V排水=V排油求Ｇ排水，那就错了.

典例4　把标有“12V　6W”的灯泡L1和标有“12V　12W”的灯泡L2串联起来接到某一电源上，要使该电路的总功率最大，电源电压应是多少伏？此时电路的总功率是多少瓦？

解析　此题中L1、L2的额定电压相同，但额定功率不同，由R=U2额／P额可知，R1＞R2，当L2达到额定功率时，L1则会被烧毁，造成电路断路反而使P总=0，故只能是L1达到额定功率时电路总功率达到最大，此时L2并未达到额定功率.

依题意画出电路图如图3所示.

由R=U2额／P额，

得R1=■=24（Ω），