2021年中考物理微:浮力计算中考问题(含解析)_第1页
2021年中考物理微:浮力计算中考问题(含解析)_第2页
2021年中考物理微:浮力计算中考问题(含解析)_第3页
2021年中考物理微:浮力计算中考问题(含解析)_第4页
2021年中考物理微:浮力计算中考问题(含解析)_第5页
已阅读5页,还剩12页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

专题12浮力计算问题

专题知识点概述

知识点1:理解阿基米德原理

浸在液体中的物体受到向上的浮力、浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力,这就是阿基米德原理,

其数学表达式是:F;f=G排浓=P浓gViito

(1)浮力的大小由液体密度P液和排开液体的体积V"两个因素决定。浮力大小与物体自身的重力、物体的体

积、物体的密度及物体的形状无关。浸没在液体中的物体受到的浮力不随深度的变化而改变。

(2)阿基米德原理对浸没或部分浸在液体中的物体都适用。

(3)当物体浸没在液体中时,VxV物,当物体部分浸在液体中时,V”V^(V»,=VH«+V*)。

液体密度P海一定时,V"越大,浮力也越大。

(4)阿基米德原理也适用于气体,其计算公式是:F产P气gVa

知识点2:理解物体漂浮条件

漂浮问题是浮力问题的重要组成部分,解决浮力问题的关键是理解物体的漂浮条件F*.=G的。

⑴因为FkP泄gV怵,G物=P»igV物,又因为F后G物(漂浮条件)所以,PjsgVwPwgV物,

由物体漂浮时V«<V物可得P液>P物,

即物体的密度小于液体密度时,物体将浮在液面上。此时,丫物=丫畦+丫,。

(2)根据漂浮条件F,¥=G物,得:P浓gV”尸P物gV物,

同一物体在不同液体中漂浮时,P物、V物不变;物体排开液体的体积V排与液体的密度P浓成反比。P1s越大,

V"反而越小。

知识点3:判断物体的浮沉的方法

(1)受力比较法:浸没在液体中的物体受到重力和浮力的作用。

F">G物,物体上浮;

F;?<G物,物体下浮;

Fw=G物,物体悬浮。

(2)密度比较法:浸没在液体中的物体,只要比较物体的密度P物和液体的密度P波的大小,就可以判断物体

的浮沉。

Pa>Pw)物体上浮;

P»<P物体卜浮;

PiS=P物,物体悬浮。

质量分布不均匀的物体,如空心球,求出物体的平均密度,也可以用比较密度的方法来判断物体的浮沉。

知识点4:计算浮力的一般方法

(1)压力差法:根据浮力产生的原因F浮=入时一F间卜,一般用于已知物体在液体中的深度,且形状规则的物

体。

(2)公式法:阿基米德原理数学表达式F.G.=P^gV排,这公式对任何受到浮力的物体都适用。计算时已

知P浓和V排

(3)称量法:根据力的平衡原理,将挂在弹簧秤下的物体浸在液体中,静止时,物体受到重力,浮力和竖直

向上的拉力。这三个力平衡:即F浮=G«)—F及

(4)平衡法:根据漂浮、悬浮条件F;?=G'这个公式只适用于计算漂浮或悬浮物体的浮力。

知识点5:计算浮力问题的基本思路

(1)仔细审题,注意抓住隐含条件的关键词,如浸入、浸没、装满、未装满、溢出、未溢出、漂浮、悬浮、

上浮、下沉等。

(2)分析研究对象的受力情况,画出力的示意图,在图中标出已知力的符号、量值和未知力的符号。

(3)在受力分析的基础上,列出关系式,比如物体在液体中漂浮或悬浮时F浮=G物;用线吊在液体中时:

FS-G-G,K;被强制压(按)入液体中时,F?¥=G+F(F为压力或拉力),若有几个物体连接在一起,可以将

它们视为一个整体进行研究。

(4)把阿基米德原理公式或密度、重力的计算公式代入关系式,代入已知量解出未知量,这种思维方式不仅

对较难题适用,对解较容易的浮力题也适用。

注意:在解决比较难的浮力问题时,经常用到二力平衡的思想。

(1)物体漂浮或者悬浮时,物体处于平衡状态,这时浮力等于重力F”?=G

(2)有一个重物压在物体上,物体静止在液体表面或者悬浮在液体中,这时物体的重力加上重物的压力等于

物体在液体中受到的浮力,即F;kG+N

(3)物体挂在弹簧秤下,并且部分或全部浸在液体中,物体平衡时,物体重力等于弹簧秤读数加上物体受到

的浮力,即F":+F=G

(4)物体在液体里,物体下端用绳拴住挂,并且部分或全部浸在液体中,物体平衡时,物体重力加上绳的拉

力等于物体受到的浮力,F;产G+F

例题解析与对点练习

【例题1】(2021湖北鄂州)如图甲所示,一轻质弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体物块上。已知

物块的边长为10cm,弹簧没有发生形变时的长度为15cm,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度AL与拉力厂

的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物块上表面与水面相平,此时水深30cm。

(1)该物块受到水的浮力;

(2)该物块的密度;

(3)打开出水口,缓慢放水,当弹簧恢复原状时,关闭出水口。求放水前后水对容器底部压强的变化量。

解:(1)物块刚好完全浸没在水中时

Vdi—V«=(0.1m)3=l0-3m3

物块所受浮力

3333

F*=p水gV(|f=l.Ox10kg/mx10/kgx10_m=1ON

(2)由图甲可知,当物块上表面与水面相平时,物块上表面距容器底的距离:〃=30cm,弹簧伸长的长度

AL=30cm-1Ocm-15cm=5cm

由图乙可知,此时弹簧对物块的拉力吊尸5N,物块的重力

G材=尸浮-F捡=10N-5N=5N

物块的密度

mG物5N八7a

p物=—==\\=0.5x1O'kg/nr

1VV^g10-3m3xl0N/kg、

(3)当弹簧恢复原状时•,L“=15cm,此时物块受到的浮力

F六G物=5N

则物块排开水的体积

浮'

F__________5N___________43

Vp一水g1.0xl03kg/m3xlON/kgm

物块浸入水中深度

唳'5xl0-4m3

h^-^-=~----丁=0.05m

S(0.1m)-

此时水的深度

h'=L弹黄+h;^=0.15m+0.05m=0.2m

放水前后水对容器底部压强的变化量

\p=p-p'=p水尸1.Ox103kg/m3x10N/kgx(0.3m-0.2m)=l.Ox103Pa

【对点练习】(2021贵州黔东南)将边长为0.1m均匀、实心的正方体木块投入水中。木块静止时有;的体

积露出水面,如图21所示。(取g-10N/kg),求:

(1)木块静止时,受到水的浮力是多少?

(2)该木块的密度是多少?

(3)木块静止时,木块底部受到水的压强是多少?

图21

【答案】⑴7.5N

(2)0.75X103kg/m3

(3)750Pa

【例题2】(2020甘肃天水)如图甲所示,水平放置的方形容器里有一个重为8N、棱长为10cm的正方体物块

M,M与容器底部不密合。以5mL/s的恒定水流向容器内注水,容器中水的深度h随时间t的变化关系如图

乙所示(g=10N/kg),贝ij:当t=140s时,物块M在水中处于(选填“沉底”“悬浮”或“漂浮”)状态;

当t=140s时,水对容器底部的压力大小是;图乙中a的值是;40〜140s时段,浮力对物

体做功是。

【答案】漂浮;15N;8cm;0.32J,

【解析】⑴正方体物块M的体积:V=L3=(0.1m)3=0.001m3;

物块M的质量:m=9=—期一=0.8kg;

glON/kg

3333

物块M的密度:pM=—=-^^—=0.8X10kg/m<1,0X10kg/m;

V0.001m3

即物块的密度小于水的密度,

由图象可知:当t=140s时,水的深度为h=12cm,大于正方体物块M的棱长为10cm;

则根据浮沉条件可知此时物块在水中处于漂浮状态:

(2)当t=140s时,注入水的体积:V^=vt=5mL/sX140s=700mL=7X10-4m\

则注入水的重力:G*=p-KgV-K=1.0X103kg/m3X1ON/kgX7X104m3=7N;

因容器为方形容器,且此时物块处于漂浮状态,

所以此时水对容器底部的压力:F=G木+GM=7N+8N=15N;

(3)山图象分析可知,当t=40s时,物块M刚好处于漂浮状态,则FI=GM=8N,

根据F=p4;gV”可得此时物块M排开水的体积:

V作=F''=---------------=8X10'4m3=800cm3,

P水g1.OX103kg/m3XlQN/kg

由V排=Sivih浸可得9此时水的深度:

S]K(10cm)2

(4)在40-140s时段,物块M上升的高度(等于水面上升的高度):h'=12cm-8cm=4cm=0.04m,

,

则该过程中浮力对物体做功:W=Fifh=8NX0.04m=0.32J„

【点评】此题是一道力学综合题,熟练运用阿基米德原理、液体压强公式、密度公式,准确分析图象中的

信息,方可解答此题。

【对点练习】在如图所示的甲图中,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没

入水中。图乙是钢绳拉力随时间t变化的图像。若不计水的摩擦力,则可算出该石料的密度为()

A.石料的重为1400NB.石料的重为500N

C.石料的密度为2.8X103kg/m3D.石料的密度为3.2Xl()3kg/m3

【答案】AC

【解析】本题需要用密度公示与阿基米德原理求解.当石块没有浸入水中时,拉力等于重力,即:F=G=1400N,

故A正确;

根据G=mg得到石料的质量:m=G/g=1400N/1ON/Kg=140Kg

当石块全浸入后,拉力等于重力减去浮力,

F,,=G-Fi=1400N-900N=500N

根据阿基米德原理,F;;=P木gVw得

V"=F滓/PAg=500N/1.0X1o3kg/m3X10N/Kg=5X102m3

23

因为石料完全浸没,V(I=Vn=5X10-m

据P=m/v可知,石料的密度据P=140Kg/5X10-2m3=2.8XICPkg/n?,故C正确.

【点拨】这是用阿基米德原理方法即公式法求解浮力问题的典型题。

【例题3】(2021•四川省达州市)如图所示,底面积为20比加的圆柱形容器置于水平桌面上,柱形物体被

细线拉住静止在水中,该物体下表面受到的压力为22N,上表面受到的压力为10N;剪断细线物体静止后,

液体对容器底部的压强比剪断细线前减少了300&。g取lON/kq,下列判断正确的是()

A.剪断细线后,容器对水平桌面的压强变小,

B.该物体的密度为0.75xl^kq/m3

C.剪断细线后,物体静止时所受浮力大小为3N

D.物体的质量为1kg

【答案】B

【对点练习】1.(2021四川眉山)放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器(容器质量不计)底面积为KT4n?,

将一体积为2xl()Tm3的木块放入水中静止时,有(体积露出水面,如图甲所示;用一根质量和体积不计

的细线把容器底和木块底部中心连接起来,如图乙所示。下列说法中塔送的是(已知:水的密度为

夕水=1.0xl()3kg/m3,g=10N/kg)

A.木块的密度为0.8xl()3kg/m3:袋咨3卷

B.木块漂浮时排开水的质量为160g冷崖淳透;囹¥浸;

C.浸没水中时细线对木块的拉力为0.6N助裕铲芬W法后4

D.甲、乙两图所示情况,容器对水平桌面的压强相等

【答案】C

2.(2021湖南娄底)一个长方体木块通过细线与空杯底部相连,先置于空杯的底部(不粘连),如图甲所

示;再缓慢注入水,使得木块上浮,最终停留在水中,如图乙所示。已知木块所受浮力的大小随杯中水的

深度变化如图丙所示,可知在图象的AB段,细线(选填“有”或“没有”)拉力,可求出木块的密

度为kg/m3»(水的密度p=1.0X103kg/m3;g=10N/kg)

【例题4】(2021黑龙江龙东)小彤想测量校园里一小石块密度,她利用弹簧测力计、烧杯及足量的水,

完成了测量,步骤如图所示,小石块所受的浮力为%=N,小石块密度为kg/m,

【答案】12.5x103

【对点练习】1.(2021.黑龙江省伊春市)创新小组自制简易“浸没式密度计”过程如下(已知水的密度为

1.0xK^kq/m3^

(“将一实心小球悬挂在弹簧测力计下方,弹簧测力计示数如图甲所示为4M

(2那小球浸没在水中时,弹簧测力计示数如图乙所示为3M

(3)将小球浸没在某未知液体中时,,弹簧测力计示数如图丙所示为2.8M则经计算即可得出小球的密度为

ka/m3>未知液体密度为

甲乙丙

【答案】4.0X1031.2X103

2.(2021山东枣庄)如图是小聪同学利用水。弹簧测力计和金属块测量某液体密度的情景。根据图中信

息可知,金属块的重力是N,金属块在水中受到的浮力是N,所测液体的密度是

______kg/m3o(取g=ION/kg)

甲乙丙

【答案】4.8;2;1.2X10'

【例题5】(2021•黑龙江省齐齐哈尔市)如图为中国新一代通用型导弹驱逐舰169号(武汉舰),它是0528

型导弹驱逐舰。其满载时的排水量约为7XI炉3当驱逐舰以72旧皿的速度匀速直线航行时,受到的阻

力是自身总重力的0.01倍。求:湎水密度近似取1.0xl^k,q/m3)

(“在水面下3加深处,船体受到的海水的压强是多少?

(2)驱逐舰满载时,受到的浮力是多少?

⑶驱逐舰满载时,排开海水的体积是多少?

(4)驱逐舰满载时以的速度匀速航行,受到的牵引力是多少?

解:口㈱体受到的海水的压强:

p=p海洲h=l.OxlO^kg/m3xION/kgx3m=3xlO^Pa;

便)满载时,驱逐舰受到浮力:

F滓=G^=m喇=7*1©xicPkgxION/kg=7xK/N;

(3)由F序=p燎产成驱逐舰排开海水的体积:

g=—黑XoV4g=7XL:

4)驱逐舰匀速直线航行时,水平方向受到的牵引力、阻力是一对平衡力,大小相等;竖直方向受到的重

力、浮力是一对平衡力,大小相等。

驱逐舰的重力:

G=F浮=7X1UN,

牵引力F=f=0.016=0.01X7X10^=7X1OPN。

【对点练习】(2021•甘肃省武威市)如图所示为我国自主建造的第一艘国产航母一山东舰,该舰标准排水量

为5万吨,可同时停放36架歼15舰载机,每架舰载机质量为25吨,g=10N/kg«求:

(“在标准排水量时,航母所受的浮力为多大?

(2瓶I母在某海域训练,此海域的海水密度l.OZxlO'kg/m:',当36架舰载机全部飞离航母后,航母排开海水

的体积减少了多少立方米?/结果保留两位小数;

解:(“航母处于漂浮状态,在标准排水量时,航母所受的浮力:

下滓=G&=m迪=5xlUkgx10N/kg=5xl(fN;

⑸物体所受重力与质量成正比,36架舰载机全部飞离航母后,排开海水的质量减小值:

4mff=m殷载机=36x2.5xKfkg=9.0xl&kg,

由密度公式p=营得,

航母排开海水的体积减少:△/=三=不竽缥%*882.35^3。

专题点对点强化训练

一、选择题

1.(2021黑龙江牡丹江)放在水平桌面上的甲乙两个相同的容器盛有不同的液体,现将两个相同的物块分

别放在两容器中,当物块静止时,两容器中的液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示,则()

A.甲容器中物块排开液体的重力较大_

B.甲容器底受到的压强大

C,乙容器中的液体密度大:£££££££=JKk

D.乙容器中物块受到的浮力大"誓封直容

【答案】B

2.(2021广东省)小明看到清淤作业人员正在将水塘底部的淤泥搬运到船上.他想:水面高度会变化吗?

于是进行了探究:首先,将石块a和不吸水的木块b置于装有水的烧杯中,如题7图所示;然后,将石块a

从水中拿出并轻轻放在木块b上,它们处于漂浮状态,则水面高度将

题7出

A.下降B.上升C.不变D.无法判断

【答案】B

3.(2021•四川攀枝花)如图,体积相同的两个物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A刚好完

全漫没入水中,细线被拉直。已知A重6N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为3:5,以下说法中不正

确的是()(p^l.0X103kg/m3)

同B凶

A.B受到的重力为1ON

B.细线对A的拉力为1N

C.A的密度为0.75X103kg/m3

D.B对容器底部的压力为零

【解析】

A.A重6N,B受到的浮力为8N,因为A、B体积相同,所以受到的浮力相同,A受的浮力以=8N;A、

B密度之比为3:5可知

PA/A=GA二6N=3

PBGBGB5

解得

GB=10N

故A正确,不符合题意;

B.细线对A的拉力

F=F「GK=8N—6N=2N

故B错误,符合题意;

C.A的体积

V=工_=_8_x_1_0_-_m_3______

pglxlO3kg/m3xlON/kg

A的密度为

〃入=G.A______6yy_____

=0.75x1()3kg/m,

Pz呢-Q-8xl()7m3xl0N/kg

故C正确,不符合题意;

D.GB=10N,B受到的浮力为8N,细线的拉力为2N,故B对容器底部的压力为0,故D正确,不符

合题意。

故选Bo

4.(2021•山东烟台•13)小明同学在一根细木棒的下端缠绕了一些铁丝然后将它分别置于甲,乙两杯液体

中,静止时的状态如图所示,下列说法正确的是()

A.甲杯液体的密度较大B.乙杯液体的密度较大

C.木棒在甲杯液体中受到的浮力较大D.木棒在乙杯液体中受到的浮力较大

【解析】

CD.木棒在甲、乙两杯液体中都处于漂浮状态,根据漂浮条件可知,木棒受到的浮力等于自身重力。同一

支木棒重力不变,则两次浮力相等,故CD错误;

AB.由图可知,木棒在甲液体中排开液体的体积大于乙液体中排开液体的体积,而浮力相等,根据F;产p浓

gv排可知,甲杯液体的密度小、乙杯体的密度大。故A错误,B正确。

故选Bo

5.(2021山东临沂)放在水平桌面上的甲、乙两个相同的容器中盛有同种液体,体积相等的纵匕两个物体

在液体中静止时,两液面相平,如图所示,则()

A.物体a的密度大

B.物体b受到的浮力小

C.甲容器底部受到的压力小

D.两容器对桌面的压强一样大

b

甲乙

【答案】D

6.(2021.四川省广安市)如图所示,甲、乙、丙三个完全相同的烧杯中均装有适量的水,将质地均匀,且不吸

水的人两实心体分别放入甲、乙烧杯中,当心人静止时,。有五分之二的体积露出水面,人悬浮于水中,

此时两烧杯液面刚好相平。若将人置于“上一起放入丙烧杯国

中,静止时。的上表面刚好与液面相平,整个过程中水均未\

溢出,下列说法正确的是()片帚4

A.a的密度是居叁二三||:=:=^S::=J|:二二二叁二二二二二/

B.。、匕的重力之比为5:3甲乙-一丙

C.a、。的体积之比为5:2

D.图中,甲、乙烧杯对桌面的压力之比为3:2

【答案】C

7.(2021.重庆市)如图所示,质量分布均匀的甲,乙两个正方体叠放在水平地面上,甲放在乙的中央。若乙

的边长是甲的2倍,甲对乙的压强与乙对地面的压强相等,将它们分别放入足够多的水中静止时上下表面

都处于水平位置,正方体乙漂浮且有的3/10体积浸入水中,下列判断正确的是()

A.甲、乙的质量之比m尹=1:4/——

B.甲、乙的密度之比p尹p乙=3:8甲%

C.甲、乙浸入水中的深度之比八尹=4:3

D.甲、乙在水中静止时所受浮力之比尸件Fz=5:12乙

[答案]C।............

8.(2021内蒙古通辽)两个底面积相同形状不同的容器(GA<GB)盛有同种液体,放在水平桌面上,

液体深度相同,把甲、乙、丙、丁四个体积相同的小球放入两个容器中,小球静止后位置如图所示,两容

器内液体深度依旧相同。下列说法正确的是()

A.甲球密度小于丙球密度

B.甲球受到浮力大于丁球受到的浮力

C.取出乙、丙小球后,A容器底部受到的液体压强小于B容器底部受到的液体压强

D.取出乙、丙小球后,A容器对桌面的压强变化量大于B容器对桌面的压强变化量

【答案】CD

9.(2021•云南省昆明市)一个气球下挂一个铁块置于水中某一位置,处于静止状态(如图所示人现用手轻轻

向下推一下气球,那么手离开气球后,气球和铁块的运动情况是()-----------

A.加速向下运动B.匀速向下运动

C.减速向下运动D.仍然处于静止状态

【答案】A

二、填空题

10.(2021山东临沂)2021年4月23日,海军三型主战舰艇----长征18号艇,大连舰、海南舰在海南三

亚某军港集中交接入列。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平出席交接入列活动并登上舰艇

视察,如图所示的大连舰满载排水量大12300t,则其满载时受到的浮力为N(g取10N/kg);舰载直

升机起飞后,大连舰受到的浮力(选填“变大”“变小”或“不变”);两只舰艇不能近距离高速并

排航行,是由于两舰艇间水的流速越大,压强越,容易相撞。

【答案】1.23x108变小小

11.(2021湖北襄阳)一金属环中间结有冰块,冰块和金属环的总重为0.71N,将它们放入底面积为lOcm?

的圆柱形容器中恰好悬浮于水中(如图甲所示),此时冰块和金属环受到的浮力共为—N:过一段时间冰全

部熔化,金属环沉入水底,容器内的水面下降了0.7cm(如图乙所示),则金属环的质量是—g(已知ip冰

=0.9g/cm3,g取10N/kg)

VL

【答案】0.718

12.(2021辽宁抚顺)如图所示,是我国自主研制的世界最先进的常规动力破冰船--------“雪龙2号”,

排水量为14000t,其满载时排开海水的体积为nA所受浮力为No其海面下

5m处受到海水的压强为Pa。(p海水=1.0义lO^kg/m'g=10N/kg)

【答案】1.4X104;1.4X108;5X104;

13.(2020长春模拟)将质量为3kg的木块放在盛有水的容器中,木块漂浮时有高的体积露出水面,则木块的

5

密度为g/cn?,木块的体积为cm3.

【答案】0.6;5000

【解析】已知水的密度和木块浸入水中、露出液面体积占总体的比例,根据漂浮时,浮力等于重力求出木

块的密度,而后据木块的质量和木块密度,计算出木块的体积.

(1)因为木块漂浮,F*=G,

因为F:产P港gV推,G=mg=pgV,

所以P木g内=P木gV,

5

2

PP水=0.6X103kg/m3=0.6g/cm3;

5

⑵据p=@可知,

V

m3000g

木块的体积是:v=M-----------,=5OOOcm3

P0.6g/croJ

三、综合计算题

14.(2021辽宁盘锦)如图所示,容器中水深60a”,电动机以恒定不变的功率,向上匀速提升质量为Mg

的石块,石块在水中上升速度为Q25m作,石块的密度为2.5XJI炉kg加3。若提升过程中,石块受到水的阻

力、绳子自重和摩擦等都不计。佃取1ON/化gj请计算:

(“石块露出水面前,水对容器底的压强;

(2)石块露出水面前受到的浮力;

(3)石块出水后匀速上升的速度。

解:㈤根据液体压强公式”0讪可得石块露出水面前,水对容器底的压强为

V=p,qh=1.0xicPka/m3x10N/k.qx0.6m=6000Pa:

亿I根据密度公式p=吃变形公式V=彳可得物体的体积

y=生---与__.=4X[Ofn3;

。期2.5x10^kg/n^

在石块露出水面前石块排开水的体积就等于自身体积,wv,

根据浮力公式F=pV陋可得石块露出水面前受到的浮力

F=pV洲=l.OxIC^kg/tn3x4x10~4m3xION/kg=4N;

(3)石块重力G=m就=1kgxlON/kg=ION,当石块完全浸没在水中时,因其匀速运动,故绳子拉力广拉

与石块受到的浮力之和等于石块的重力,

即F拉+尸=G,代入数据得F疙+4N=I0N,故F疙=6N。

此时根据P=&可计算出电动机的功率P=F/=6NX0.25nVs=1.5Wo

当石块出水后,只受绳子拉力F与重力,因其匀速上升,故尸=G=1OM

由题干可知电动机功率不变,则「=尸1/=10可*1/=2.5卬,故少=0.15?必。

105.(2021四川自贡)如图甲所示,有一体积、质量忽略不计的弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方

体形状的物体上。已知物体的边长为10cm。弹簧没有发生形变时的长度为10cm,弹簧受到拉力作用后,

伸长的长度4L与拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物体上表面与液面相平,此时水深24cm。

求:

(1)物体受到的水的浮力。

(2)物体的密度。

(3)打开出水孔,缓慢放水,当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,关闭出水孔。求放水前后水对容器

底部压强的变化量。

解:(1)物块刚好完全浸没在水中,则

^=V^=(O.lm)3=lxlO_3m3

物体所受的浮力

O=夕水gKnFl.OxlO'kg/n?xlON/kgxlxl()Tm3=iON

(2)略

(3)由图甲可知,当物体上表面上液面齐平时,物体上表面距容器底的距离为

A=24cm

弹簧伸长的长度

AL=24cm-10cm-10cm=4cm

由图乙可知,此时弹簧对物体的拉力为

FZ,=4N

木块的重力

6物=七-七=10N-4N=6N

当弹簧处于没有发生形变的自然状态时

L蚪行10cm

此时物体受的浮力:

/'=G物=6N

6N________

=6x10"]!?

1.0xl03kg/m3xl0N/kg

可得

6x104m3

=0.06m

0.1x0.1m2

此时水的深度

=L弹簧+=10cm+0.06m=0.16m

放水前后水对容器底部压强的变化量

切=〃一〃'=2Kg)二10x1(Pkg/m3x10N/kgx(0.24m-0.16m)=8(X)Pa

16.(2021贵州毕节)3月23日因巨型货轮"长赐"号在苏伊士运河新航道搁浅,导致苏伊士运河"瘫痪",引

发广泛关注。"长赐”号长约400m,宽约59〃?,满载时总质量为2.2*1炉3吃水深度16所是指船舶浸入水下

部分的最大深度),是目前营运的巨型船舶之一。标准集装箱的尺寸约为:12研长,X2.5列宽)X2.4叫高八

求:

(“一个集装箱总质量为30r,平放在水平地面上,集装箱对地面的压强力。

亿I满载时船底受到海水的压强P2。

⑶)满载时船受到的浮力F阴

【答案】解:何集装箱对水平地面的压力F=G=ma=30tx10N/k.q=3xl(fk.qxlON/k.q=3xl^N,

集装箱在水平地面上的受力面积S=ab=12mx2.5m=30m2;

集装箱对水平地面的压强x1(fpa;

(2)船底所受海水的压强:

P=P海水gh=1.03xlO^kg/ir^xION/kgx16m=1.648xK^PQ

GJ轮船满载时的总质量为2.2Xl^t=2.2XlO^kf),

满载时总重:G息=mg=2.2xl^kgx10N/kg=2.2x1承里

因为轮船漂浮,所以

17.(2020牡丹江模拟)如图所示,已知重为10N的长方体木块静止在水面上,浸入在水中的体积占木块总

4

体积的号(g取10N/kg)。

(1)求木块所受到的浮力大小;

(2)若木块下表面所处的深度为0.2米,求木块下表面受到水的压强;

(3)若要将木块全部浸没水中,求至少需要施加多大的压力。

【答案】(1)木块所受到的浮力为10N;

(2)木块下表面受到水的压强为2000Pa;

(3)要将木块全部浸没水中,需要施加的压力为2.5No

【解析】(1)因为木块漂浮在水面上,

所以木块受到的浮力:F.,=G4;=10N:

(2)木块下表面所处的深度为0.2米,

则木块下表面受到水的压强:p=Pgh=1.0X103kg/m3X10N/kgX0.2m=2000Pa,

(3)根据F3-P*gV"可得,排开液体的体积:

F浮ION,,

V=-....=厂-~=1X103m3;

ttP水g1.0X10Jkg/mdX10NAg

dEE

因为V产《V出所以V木==V排==X1X10-3m3=1.25X10Jm3;

544

木块全部浸没时受到水的浮力:

F,浮=p*gV*=lX103kg/m3X10N/kgX1.25X103m3=12.5N;

木块浸没时,根据力的平衡条件有:F/=G«+F,

贝ij压力

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论