2024年初中科学重点题型复习---浮力计算题
1.将底面积、重力的金属圆柱体轻轻地放入水槽中,使它静止于水槽底部,如图所示。此时槽中水对圆柱体底部的压强。求:
(1)此时槽中水的深度;
(2)圆柱体受到的浮力;
(3)圆柱体对水槽底部的压强。
2.正方体塑料块A的边长为,它所受的重力,另一圆柱体B高,底面积,它的密度。(已知)。求:
(1)圆柱体B所受的重力;
(2)若将塑料块A浸没在水中,请通过计算说明释放后它将上浮还是下沉还是悬浮;
(3)如图所示,将圆柱体B置于塑料块A正上方,放入一个水平放置的水槽中,向水槽中缓慢注水,当注水一定深度后,A、B可整体漂浮于水面,问:此时圆柱体B的上表面距水面多少米?
3.一底面积为300cm2的柱形薄壁容器内装有足够深的水,一个边长为10cm的正方体物块A漂浮在水面上,有体积露出水面,如图甲所示。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。
(1)物块A的重力是多少?
(2)另有一长方体物块B,如图乙所示。把B单独放在物块A上表面中心位置,A和B一起漂浮在水面上,此时水面相对容器上升了1cm(图未画出),请通过计算说明物块B有没有部分体积浸入水中?物块B的重力又是多少?
4.如图甲所示,水平桌面上放置一底面积为的圆柱形容器,容器中放有质量为1kg、底面积为的圆柱形木块。现缓慢向圆柱形容器中注水,水对容器底压强与所注水质量的关系如图乙所示,木块始终竖直,当注入水的质量等于时,木块恰好漂浮。已知,。求:
(1)木块恰好漂浮时,注入水的深度;
(2)木块恰好漂浮时,所注水的质量﹔
(3)当注水深度为4cm时,木块对圆柱形容器的压强。
5.如图甲所示,正方形木板放置在水平地面上,装有水的薄壁圆柱形容器(质量不计)放在木板中央,木板的底面积,容器的底面积,水的密度。求:
物体 密度 体积
A 2V
B 3V
C 3V
(1)容器中水的重力;
(2)容器对木板的压强;
(3)现有如图乙所示的物体A、B、C(其密度、体积的关系如表所示),选择其中一个物体放入容器中(水足够多且不会溢出),水对容器底部压强的增加量为,水平地面受到压强的增加量为,使与比值最小。通过计算进行判断选择的是哪个物体,并求出此最小比值。
6.青一物理研究小组,为测量某工业液体的密度,设计了如图所示的一套装置:图甲中,直筒形薄壁容器的底面积为300cm2,重为10N;图乙中,有两个不吸水的长方体A和长方体B,已知A的高度为12cm,质量为1.44kg,密度为,物体A的体积是长方形B体积的2倍,两长方体用轻质细杆相连,放入甲容器中,恰能悬浮在水中,杆的体积和质量忽略不计。求:
(1)求A物体的重力;
(2)现剪断轻质杆,稳定后水对容器底的压强变化了多少Pa;
(3)将甲容器中的水全部倒出,然后用轻质细线系在剪断后的A长方体上表面中间,竖直放入甲容器底部,再向甲容器中缓慢加入工业液体直至加满。稳定后,用细线将A竖直向上提升2cm时,细线的拉力大小为6.6N,求工业液体的密度。(长方体A始终处于竖直状态)
7.如图甲所示,小宇用弹簧测力计吊着金属块将其逐渐放入水中,图乙反映了这个过程中弹簧测力计的示数变化情况.问:(g取10 N/kg)
(1)金属块的质量是多少?
(2)金属块完全浸没在水中时所受的浮力是多大?
(3)金属块受到水的最大压强是多少?
8.如图所示,容器中装有水,水中有一个木块被细线系着,已知水重200N,水深为,木块的体积为,木块的密度为,试求:(g取10N/kg)
(1)水对容器底部的压强;
(2)木块受到的浮力;
(3)若绳子断了,最终木块漂浮在水面上时,所受的浮力为多大。
9.有两个不吸水的圆柱体A和圆柱体B,A的顶部系有一根轻质细线。已知A的质量为1.32kg,密度为1.1×103kg/m3,高为12cm,B的底面积为40cm2,求:
(1)A的底面积为多少cm2;
(2)将B竖直放在水平桌面上,再将A竖直放在B的正上方,求A对B的压强;
(3)将A竖直放入薄壁柱形容器中,向容器中缓慢加入液体直至加满。液体体积与深度的关系如图所示。然后用细线将A竖直向上提升3cm,细线的拉力为6.3N,液体对容器底部的压力减小,求该液体的密度。(圆柱体A始终处于竖直状态)
10.如图所示,水平桌面上放置一底面积500cm2的薄壁圆筒,筒内装有适量的水。弹簧测力计下悬挂一圆柱体;从液面逐渐浸入直到浸没,弹簧测力计示数F与圆柱体下表面浸入液体深度h的关系如图所示。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)圆柱体浸没在水中时受到的浮力;
(2)圆柱体的密度;
(3)圆柱体的底面积。
11.底面积为300cm2不计厚度的平底圆柱形容器装有适量的水,放置于水平桌面上。现将重为6N,体积为1000cm3的木块A轻轻放入容器内的水中,静止时如图甲所示,若将一重为12N的物体B用细绳系于A的下方,使其恰好浸没在水中,如图乙所示(水未溢出),此时B与A恰好处于悬浮状态,忽略绳重及其体积,求:
(1)甲图中物体A受到的浮力;
(2)从图甲到图乙,容器对桌面增加的压强;
(3)物体B的密度。
12.重庆市沙坪坝区红岩村嘉陵江大桥正在安全有序的建设中,如图甲是建设过程中用钢缆拉着实心长方体建筑材料A以0.2m/s的速度竖直匀速下降的情景,图乙是建筑材料下移过程中钢缆对它的拉力F随时间t变化的图象.(ρ江水=1×103kg/m3).求:
(1)长方体A的高度;
(2)长方体A浸没在水中受到的浮力;
(3)卸掉钢缆后,长方体A静止时对江底的压强.
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.(1)0.08m;(2)3.2N;(3)1700Pa
【详解】解:(1)由可得,此时槽中水的深度为
(2)圆柱体排开水的体积
所以圆柱体受到的浮力
圆柱体对水槽底部的压力
圆柱体对水槽底部的压强
答:(1)此时槽中水的深度为0.08m;
(2)圆柱体受到的浮力为3.2N;
(3)圆柱体对水槽底部的压强为1700Pa。
2.(1);(2)上浮;(3)0.02m
【详解】(1)圆柱体B的体积
由可得,物体B的质量
物体B的重力
圆柱体B所受的重力8N。
(2)当塑料块A浸没在水中时,排开水的体积
塑料块A浸没在水中受到的浮力
因塑料块A受到的浮力大于自身的重力,所以释放后它上浮。
(3)当注水一定深度后,A、B可整体漂浮于水面,则
此时排开水的体积
所以圆柱体B浸入水中的高度
所以,此时圆柱体B的上表面距水面的高度
此时圆柱体B的上表面距水面0.02m。
答:(1)圆柱体B所受的重力是8N。
(2)将塑料块A浸没在水中,通过计算可知释放后它上浮。
(3)此时圆柱体B的上表面距水面0.02m。
3.(1)6N;(2)没有部分体积浸入水中,3N
【详解】解:(1)由题意可知,物块A是一个边长为10cm的正方体,则物块A的体积是
物块A的体积是,有体积露出水面,那么有体积浸没在水中,物块A排开水的体积是
物块A排开水的体积是。
从甲图可以看到,物块A漂浮在水中,根据阿基米德原理可知,物块A受到的浮力大小是
物块A受到的浮力大小是6N,根据物体的浮沉条件可知,物块A漂浮在水中,物块A受到的重力大小等于其浮力大小,那么
物块A受到的重力大小是6N。
(2)由题意可知,此时水面相对容器上升了1cm,柱形薄壁容器底面积为300cm2,则物块A排开水的体积增加量是
物块A排开水的体积增加量是;由(1)解析可知,物块A的体积是,物块A排开水的体积是,则物块A在水外的体积是
由于物块A排开水的体积增加量是,那么物块A在水外还剩的体积是
物块A在水外还剩的体积是,那么物块A没有完全浸没在水中,B单独放在物块A上表面中心位置,物块B没有部分体积浸入水中。
由以上计算可知,物块B没有部分浸入水中,则物块B自身的重力大小加上物块A的重力大小之和,等于这情况下物块A受到的浮力大小,由(1)解析可知,物块A受到的重力大小等于没有放物块B时的浮力大小,那么增加的浮力大小等于物块B的重力大小,即
物块B的重力大小是3N。
答:(1)物块A的重力是6N;
(2)物块B没有部分体积浸入水中,物块B的重力是3N。
4.(1)5cm;(2)500g;(3)100Pa
【详解】解:(1)当注入水的质量等于时,木块恰好漂浮。此时水对容器底部的压强为,注入水的深度为
(2)木块恰好漂浮时,所注水的质量为
(3)木块恰好漂浮时,水深为5cm,当注水深度为4cm时,木块排开液体的体积为
木块受到的浮力为
木块对圆柱形容器的压力为
木块对圆柱形容器的压强为
答:(1)木块恰好漂浮时,注入水的深度为5cm;
(2)木块恰好漂浮时,所注水的质量500g;
(3)当注水深度为4cm时,木块对圆柱形容器的压强100Pa。
5.(1);(2)2000Pa;(3)选择将B放入容器中,
【详解】
解:(1)容器中水的重力
(2)容器对木板的压强为
(3)
第一种情况:,,A、B在水中完全浸没,
或
则
①
,由①式可知,选择B放入容器中可使与比值较小
解得
第二种情况:,C放入后在水中漂浮
得
由①式可知
选择B放入容器中可使与比值最小,最小比值为。
答:(1)容器中水的重力为。
(2)容器对木板的压强为2000Pa。
(3)选择将B放入容器中,为最小值。
6.(1)14.4N;(2)80Pa; (3)650kg/m3或3300kg/m3
【详解】解:(1)A物体的重力
(2)A的体积
B物体的体积
A、B两物体用轻质细杆相连时,悬浮在水中,所受的总重力等于受到的浮力,据阿基米德原理有
B的重力
剪断轻质杆后,A沉底,因为A的密度大于水的密度,所受的浮力不变,为
B上浮,最后漂浮,所受的浮力等于自身的重力,此时A、B所受的总浮力
轻质杆剪断前后,浮力的变化
即水对容器底压力变化为2.4N,所以剪断轻质杆后,稳定后水对容器底的压强变化量
(3)A的底面积
若倒入的工业液体密度大于A的密度,则稳定后,A漂浮,此时A所受的浮力等于自身重力为14.4N, 细线将A竖直向上提升2cm时,细线的拉力为6.6N,即浮力的变化
据阿基米德原理有
解得,液体的密度;若倒入的液体密度比A的小,稳定后,A沉底,将A提升2cm,细线的拉力为6.6N,A仍浸没,此时A所受的浮力
据阿基米德原理得液体的密度
答:(1)A物体的重力为14.4N;
(2)现剪断轻质杆,稳定后水对容器底的压强变化了80Pa;
(3)工业的密度为650kg/m3或3300kg/m3。
7.(1) 0.5 kg (2) 3 N (3) 1000 Pa
【详解】解:(1)由图乙可知,金属块的重力:G=5 N,金属块的质量:
.
(2)当h=6 cm时,金属块全部浸入水中,弹簧测力计的拉力:F拉=2 N,金属块受到的浮力:F浮=G-F拉=5 N-2 N=3 N.
(3)由图乙可知,金属块浸入水中的最大深度为h=10 cm=0.1 m,则金属块受到水的最大压强为p=ρgh=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=1000 Pa.
答:(1)金属块的质量是0.5kg;(2)金属块完全浸没在水中时所受的浮力是3N;(3)金属块受到水的最大压强是1000Pa;
8.(1)6×103 Pa;(2)40N;(3)24N
【详解】解:(1)水对容器底部的压强为
(2)绳断前,木块完全浸没
木块受到的浮力为
(3)若绳子断了,最终木块漂浮在水面上,根据二力平衡知识
答:(1)水对容器底部的压强为;
(2)木块受到的浮力是40N;
(3)若绳子断了,最终木块漂浮在水面上时,受到的浮力为24N。
9.(1)100;(2)3.3×103Pa;(2)1.4×103kg/cm3
【详解】解:(1)已知物体A的质量和密度
mA=1.32kg,ρA=1.1×103kg/m3
则A的体积
又A的高度
hA=12cm=0.12m
所以A的底面积
(2)将B竖直放在水平桌面上,再将A竖直放在B的正上方,由于A的底面积大于B的底面积,因此,此时受力面积为
SB=40cm2=4×10-3m2
A对B的压强
(3)结合图像可知
,
故可得
已知SA=100cm2,故容器底面积
S容=3SA=3×100cm2=300cm2
用细线将A竖直向上提升3cm,因为液体对容器底部的压力减小,所以可判断此时液面下降了,说明物体A是漂浮状态,物体A的重力
GA=mAg=1.32kg×10N/kg=13.2N
当细绳拉着物体A向上移动h=3cm后,细线的拉力F=6.3N,则此时物体A的浮力
F浮′=G-F=13.2N-6.3N=6.9N
设液面下降的高度为h,则物体A排开液体的体积变化量
V排=SA(h+h)=S容h
带入已知量可得
V排=1×10-2m2×(h+0.03m)=3×10-2h
解得
h=0.015m,V排=4.5×10-4m3
浮力的变化量
F浮=13.2N-6.9N=6.3N
则液体密度
答:(1)A的底面积为100cm2;
(2)A对B的压强为3.3×103Pa;
(3)该液体的密度为1.4×103kg/cm3。
10.(1);(2);(3)0.01m2
【详解】解:(1)根据图像可知,当深度为0时,弹簧测力计的拉力等于物体的重力,即,当深度为8cm开始,拉力不变,表明物体已经浸没在水中,根据称重法,圆柱体浸没在水中时受到的浮力为
(2)浸没时圆柱体的体积等于排开水的体积,则圆柱体的体积为
圆柱体的密度为
(3)如图所示,当物体浸没时,浸入的深度为
圆柱体的底面积为
答:(1)圆柱体浸没在水中时受到的浮力为;
(2)圆柱体的密度为;
(3)圆柱体的底面积为。
11.(1)6N;(2)400Pa;(3)1.5×103kg/m3
【详解】解:(1)甲图中物体A漂浮,浮力等于重力,即
(2)从图甲到图乙,容器对桌面增加的压力为加入的物体B的重力,即
容器对桌面增加的压强为
(3)物体B用细绳系于A的下方,使其恰好浸没在水中,此时A、B受到的浮力为
根据阿基米德原理可得,A、B总体积为
物体B的体积为
物体B的密度为
答:(1)甲图中物体A受到的浮力为6N;
(2)从图甲到图乙,容器对桌面增加的压强为400Pa;
(3)物体B的密度为1.5×103kg/m3。
12.(1)2m;(2)8×103N;(3)7×104Pa.
【详解】(1)由图乙可知,长方体A从下底面接触水面到刚好浸没所用的时间:
t=20s-10s=10s,
长方体A的高度:
h=vt=0.2m/s×10s=2m;
(2)由图乙可知,前10s钢绳的拉力不变,等于物体A的重力,此时物体在水面以上,所以拉力与重力是一对平衡力,则:
G=F=3.6×104N,
10~20s,钢绳的拉力减小,是物体A从与水面接触到完全浸没,由图可知,当A完全浸入水中时,拉力F′=2.8×104N,所以石料受到的浮力:
F浮=G-F′=3.6×104N-2.8×104N=8×103N;
(3)长方体A的体积
V==0.8m3,
长方体A的底面积
S==0.4m2,
当A下降到水平的江底,卸下钢缆绳后,对A受力分析, A受到重力、浮力、江底的支持力的作用,则江底的支持力
F支=G-F浮=3.6×104N-8×103N=2.8×104N,
根据力的作用是相互的可知,A对江底的压力:
F压=F支=2.8×104N,
则A对江底的压强:
p==7×104Pa.
答:(1) 长方体A的高度是2m;
(2)长方体A浸没在水中受到的浮力是8×103N;
(3)卸掉钢缆后,长方体A静止时对江底的压强是7×104Pa.
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