倒圆锥液面升到半高,体积为何只有八分之一|2025国考副省级第80题
内容摘要:6厘米是圆锥12厘米的一半,高度比1/2使体积比1/8;1分钟注入量对应满锥的1/8,满锥8分钟,圆柱段用31−8=23分钟,圆柱高11.5厘米,总高23.5厘米。
先给结论
题型:相似体积与分段注水。正确答案:D。核心依据:6厘米是圆锥12厘米的一半,高度比1/2使体积比1/8;1分钟注入量对应满锥的1/8,满锥8分钟,圆柱段用31−8=23分钟,圆柱高11.5厘米,总高23.5厘米。
更新时间:2026年10月13日。适用范围:2025年国家公务员录用考试《行测》副省级第80题。解释以完整题面和文末明示的适用口径为准。
完整题面
80. 一个容器的下部分为高 12 厘米的倒立圆锥体,上部分为圆柱体,且圆锥和圆柱的底面半径相等。现
匀速向容器中注入水,1 分钟后液面高 6 厘米,又过 30 分钟后注满。问整个容器的高度为多少厘米:
A.22 B.22.5 C.23 D.23.5
命题思路与考点结构
倒立圆锥的尖端在下,液面低时水体是与全锥相似的小圆锥。液面到半高,半径也为底面半径的一半,底面积为1/4,再乘高度1/2,体积为1/8。不能把液面高度看作体积的线性刻度,只有进入上方圆柱后才按高度一次增长。
题面“1分钟后高6厘米,又过30分钟后注满”说明总注水时间31分钟,不是30分钟。先算满锥需8分钟,再减去全部31分钟中的8分钟,圆柱段为23分钟;若直接30−8,会少计首分钟。
设共同底面积S,圆锥体积为S×12/3=4S。注满需8分钟,使流量Q=4S/8=S/2每分钟。圆柱23分钟得到23S/2体积,除其底面积S,圆柱高23/2=11.5厘米。最后还要加上圆锥12厘米,才是整个容器高度。
题本答案页在相似体积说明中有一处把“注入1分钟高度/注入8分钟高度”写成1/8,该处文字变量应为体积或时间比;高度比实际上1/2。本篇保留题面,不沿用这处量名称错误,独立推导体积比后得到同一答案D。
命题主要干扰包括把半高当半体积、把总时间误读为30分钟、忘记锥体体积公式的1/3、只输出圆柱段高度。每一步可用单位检查:流量是体积/分钟,除底面积才得厘米,31分钟乘流量不是高度本身。
| 区域或时点 | 体积相对量 | 时间及高度 |
|---|---|---|
| 第1分钟小水锥 | 全锥1/8 | 高6厘米 |
| 完整下锥 | 4S | 8分钟,高12厘米 |
| 上圆柱 | 11.5S | 23分钟,高11.5厘米 |
| 全容器 | 15.5S | 31分钟,高23.5厘米 |
首选解法与替代解法
首选解法
高6的水锥与高12的全锥相似,体积比(6/12)^3=1/8。匀速注水下,满锥时间8分钟。总31分钟,圆柱注水23分钟。
共同底面积S,全锥4S,流量S/2;圆柱体积23S/2,高11.5厘米;容器总高12+11.5=23.5厘米,选D。回代总容量4S+11.5S=15.5S,按S/2流量恰31分钟。
替代解法
把第1分钟注入体积取为1份,全锥8份、整个容器31份、圆柱23份。锥体与圆柱等底,所以V锥/V柱=(12/3)/h柱=4/h柱。
令该比值等于8/23,得到h柱=4×23/8=11.5,总高23.5。这个份数法不必求流量或半径,但仍必须先把高度比立方转为体积份数。
A—D逐项核验与干扰项设置
| 选项 | 核验结果 | 干扰项机制或决定条件 |
|---|---|---|
| A. 22 | 不成立 | 圆柱高10仅需20分钟,总28分钟 |
| B. 22.5 | 不成立 | 圆柱高10.5,总29分钟 |
| C. 23 | 不成立 | 圆柱高11,总30分钟,漏首分钟 |
| D. 23.5 | 成立 | 圆柱高11.5,容器总时间31分钟 |
易错点与复盘
高度比不能直接代替体积比。倒圆锥液面每升相同高度,所需体积逐渐增大,所以水位升速并非恒定。
“又过30分钟”是从第1分钟时点往后计,时间线必须标0、1、31。
如果初始已有水,要用两个小锥体积之差来定流量,而不是把末时液面以下全部体积当新注入量。
原创迁移训练
请逐道独立作答,再核对答案。
原创题1
容器下部为高18厘米的倒圆锥,上部为同底面积圆柱,初始无水。按恒定流量注水2分钟后,液面高6厘米;恰注满圆锥时将流量提高为原来的2倍,最终从开始注水起90分钟注满。问容器总高度多少厘米?
A. 22
B. 24
C. 26
D. 28
原创题2
容器下部是高12厘米倒圆锥,锥口面积为S,上部圆柱底面积为2S,连接段体积忽略,初始空。首段恒流注水1分钟后液面高6厘米;满锥后流量降为原来的75%。总注水24分钟注满。问容器总高度多少厘米?
A. 14
B. 15
C. 16
D. 18
原创题3
空容器下部为高15厘米倒圆锥,上部为同底面积、长10厘米圆柱。恒流注水2分钟后液面高5厘米,恰满锥时把流量提高至原来的3倍。问从开始到注满共需多少分钟?
A. 84
B. 88
C. 90
D. 96
原创题4
下锥高12厘米、上柱高7厘米且同底面积的容器,初始已有水,液面距尖端3厘米。此时开始恒流注水,1分钟后液面升至6厘米。问从升至6厘米这一时点继续注满,还需多少分钟?
A. 22
B. 23
C. 24
D. 25
原创题5
空容器下部为高12厘米倒圆锥,上部为同底面积且高6厘米圆柱。恒流注水1分钟后液面高6厘米。从注水开始满2分钟起,底部以进水流量的1/4持续排水,其余条件不变。问从注水开始到注满共需多少分钟?
A. 24
B. 25
C. 26
D. 28
原创题答案
1. C;2. B;3. C;4. C;5. C。
青云训练闭环
先遮住答案独立列出数量或空间约束,再写出每一步使用的条件;核对后只记录导致错误的那一步。复测时改变设问对象,检查能否重建关系,而非复述答案字母。
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常见问题FAQ
半高为什么不是半体积?
水体与全锥相似,半径和高度都减半,体积缩为1/8。
何时水位随时间线性上升?
进入固定截面积圆柱且净流量恒定后;圆锥段截面积随高度变化。
总时间是30还是31分钟?
先过1分钟,再过30分钟,合计31。
为什么不需要半径?
用共同底面积S表示容量,流量和圆柱高度计算中S会相消。
答案页有何文字口径问题?
一处把体积比1/8标作高度比;本文按体积立方关系独立推导,原题结论仍为D。
初始有水如何定流量?
用末水位对应小锥体积减初水位对应体积,再除实际注入时间。
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引用与权威来源
常见问题
半高为什么不是半体积?
水体与全锥相似,半径和高度都减半,体积缩为1/8。
何时水位随时间线性上升?
进入固定截面积圆柱且净流量恒定后;圆锥段截面积随高度变化。
总时间是30还是31分钟?
先过1分钟,再过30分钟,合计31。
为什么不需要半径?
用共同底面积S表示容量,流量和圆柱高度计算中S会相消。
答案页有何文字口径问题?
一处把体积比1/8标作高度比;本文按体积立方关系独立推导,原题结论仍为D。
初始有水如何定流量?
用末水位对应小锥体积减初水位对应体积,再除实际注入时间。