专项训练卷3：压强、浮力的综合分析与计算 （含解析） 2024-2025学年人教版 八年级物理下册

专项训练卷3：压强、浮力的综合分析与计算
训练角度一　同种液体中的压强、浮力比较
1.如图所示,同一潜水艇浮在水面时受到的浮力为F1,底部受到水的压强为p1。潜入水中时受到的浮力为F2,底部受到水的压强为p2。下列选项正确的是 (　　)
A.F1=F2;p1B.F1=F2;p1>p2
C.F1>F2;p1>p2
D.F1训练角度二　不同液体中的压强、浮力比较
2.两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉底;放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.小球A的质量小于小球B的质量
B.甲液体的密度小于乙液体的密度
C.小球A在甲液体中受到的浮力大于在乙液体中的浮力
D.在甲液体中,容器底对小球A的支持力小于对小球B的支持力
3.如图所示,水平桌面上有两个相同的烧杯,分别盛有质量相等的甲、乙两种液体。将材料相同的a、b两个实心球,分别放入甲、乙两种液体中,a球体积大于b球体积。静止时,a球漂浮在液面上,b球悬浮在液体中,a、b两球受到的浮力分别为F甲、F乙,甲、乙两种液体对烧杯底的压强分别为p甲、p乙,则 (　　)
A.F甲=F乙;p甲=p乙
B.F甲=F乙;p甲>p乙
C.F甲>F乙;p甲=p乙
D.F甲>F乙;p甲>p乙
训练角度三　压强、浮力的综合分析
4.如图所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯,杯中装满不同的液体。将两个完全相同的小球分别放入溢水杯中,甲杯溢出0.9 N的液体,乙杯溢出0.8 N的液体。则 (　　)
A.小球在甲杯中受浮力,在乙杯中不受浮力
B.小球重0.9 N,在乙杯中小球受到的浮力是0.8 N
C.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
D.液体对甲杯底的压强小于液体对乙杯底的压强
5.取一只空牙膏皮,一次将它挤瘪，一次将它撑开，两次都拧紧盖子，先后放入同一杯水中，如图所示。两次牙膏皮的质量m甲和m乙的大小关系为m甲　　　　m乙；两次所受的浮力
F甲和F乙的大小关系为F甲　　　F乙；两次杯底受到水的压强p甲和p乙的大小关系为
p甲　　　p乙。(均选填“>”“<”或“=”)
训练角度四　压强、浮力的综合计算
6.水平桌面上的烧杯内装满水,轻轻放入一小球后,从烧杯中溢出100 g水,下列判断正确的是 (　　)
A.小球所受的浮力等于1 N
B.水对烧杯底的压强增大
C.小球的质量可能小于100 g
D.小球的体积一定等于100 cm3
7.如图所示,水平地面上有一底面积为1.5×10-2 m2的圆柱形容器,容器中水深40 cm,一个边长为10 cm的正方体物块通过一根细线与容器底部相连,细线受到的拉力为4 N。(ρ水=1×103 kg/m3,g取10 N/kg)求:
(1)此时容器底受到水的压强和压力。
(2)此时物块受到的浮力和物块所受的重力。
(3)细线剪断后,物块静止时浸入水中的体积。
参考答案
一、压强、浮力的综合分析
(一)柱形容器中液体对容器底部的压强、压力变化量(体积相同、密度不同的物体放入同一种液体)
1.液体对容器底部压强的变化量
Δp=p2-p1=ρ液gh2-ρ液gh1=ρ液gΔh
Δh=
Δp==
2.液体对容器底部压力的变化量
ΔF=ΔpS=S=ΔF浮
结论:水平桌面上的柱形容器,液体对容器底部的压力变化量等于浮力变化量,即ΔF=ΔF浮。
(二)容器对水平面的压力变化量(只适用于漂浮和悬浮)
(三)浮力大小的判断
同物 同液 浮力:V排越大,F浮越大
同物 异液 ①浮力:根据浮沉状态判断 ②液体密度:根据浮力大小判断 注意:密度计就是同物异液的模型
异 物 同 液 体积相同,质量不同的物体放入同一液体中 ①浮力:F浮=ρ液gV排,根据V排大小判断F浮大小 ②重力:根据浮沉状态判断。(漂浮、悬浮时F浮=G;沉底时F浮ρ液)
异 物 异 液 ①浮力:重力相同,根据浮沉状态判断。(漂浮、悬浮时F浮=G;沉底时F浮ρ物;悬浮时ρ液=ρ物;沉底时ρ液<ρ物)
二、压强、浮力的综合计算
液 体 质 量 不 变 压 强 计 算 液体压力、压强:一般先求h,再求p,最后求F 液体压力、压强变化量:先求Δh,再求Δp,最后求ΔF 注意:物体放入液体中静止时(适用于液体装在柱状容器中),液体深度的变化量Δh=,如图所示
固体压力、压强:一般先求F,再求p 固体压力、压强变化量:先求ΔF,再求Δp
浮 力 计 算 浮力计算的四种方法:阿基米德原理法、称重法、平衡法、压力差法 注意:一般综合利用称重法(或平衡法)和阿基米德原理法求密度
常 见 的 五 种 模 型 漂浮、悬浮模型:F浮=G
上拉模型:G=F浮+F拉
下拉(或下压)模型:F浮=G+F拉(或F浮=G+F压)
沉底模型:F浮=G-F支
连接体模型:①浸在液体中的两个连接体,整体受到的浮力F浮=G排=ρ液gV排;②上面的物体受到竖直向下的拉力F向下,F浮上=G上+F向下;③下面的物体受到竖直向上的拉力F向上,G下=F浮下+F向上
液 体 质 量 变 化 注水、排水模型(适用于柱状容器,放入的物体也是柱状物体):向容器中注水,若物体在容器底位置不变且未浸没,则容器中水的深度的变化量Δh=,如图所示
1.D　解析:由图可知,潜水艇潜入水中时排开水的体积较大,根据F浮=G排=ρgV排可知,潜水艇所受的浮力F12.C　解析:图乙中,A漂浮,ρA<ρ乙,B沉底,ρB>ρ乙,因此小球的密度ρA<ρB,因为两小球的体积相等,根据m=ρV可知,小球的质量mAρ甲,所以液体的密度ρ甲<ρ乙,B选项正确;图甲中A沉底,FA甲3.D　解析:因为a、b两个实心球的材料相等,a球的体积大于b球的体积,所以Ga>Gb,物体漂浮和悬浮时,受到的浮力与自身所受的重力相等,故小球所受的浮力F甲>F乙;两烧杯为柱形容器,两球分别处于漂浮和悬浮状态,所以,液体对烧杯底的压力大小等于液体和小球所受的总重力,已知甲、乙两液体的质量相等,则所受的重力相等,而Ga>Gb,故液体对烧杯底的压力F甲'>F乙',两个相同的烧杯,底面积相等,根据p=可知,液体对烧杯底的压强p甲>p乙。
4.B　解析:根据F浮=G排可知,小球在甲杯中所受的浮力F浮甲=0.9 N,在乙杯中所受的浮力F浮乙=0.8 N,小球在甲杯中漂浮,所受的浮力等于重力,所以小球所受的重力G=F浮甲=0.9 N,故A选项错误,B选项正确;小球在甲杯中漂浮,ρ<ρ甲,小球在乙杯中沉底,ρ>ρ乙,因此液体的密度ρ甲>ρ乙。由图可知,溢水杯中液体的体积V甲>V乙,根据m=ρV可知,液体的质量m甲>m乙,溢水杯对桌面的压力大小等于杯、液体、小球所受的重力之和,因此溢水杯对桌面的压力F甲>F乙,根据p=可知,溢水杯对桌面的压强p甲>p乙,故C选项错误,由图可知,容器中液体的深度相同,ρ甲>ρ乙,根据p=ρgh可知,液体对杯底的压强p甲'>p乙',故D选项错误。
5.=　<　<　解析:物体的质量与物体的形状无关,故牙膏皮的质量m甲=m乙;牙膏皮在甲中下沉,所受的浮力F甲6.A　解析:根据阿基米德原理可得,小球所受的浮力F浮=G排=m排g=0.1 kg×10 N/kg=1 N,故A选项正确;由于烧杯内装满水,放入小球后水的深度不变,根据p=ρgh可知,水对容器底的压强不变,故B选项错误;如果小球漂浮在水面上或悬浮在水中,F浮=G球,根据F浮=G排可知,小球的质量m球=m排=100 g,如果小球下沉在水中,F浮m排=100 g,综合分析可知,小球的质量不可能小于100 g,故C选项错误;由于烧杯内装满水,如果小球漂浮在水面上,则V球>V排===100 cm3,如果小球处于浸没状态,则V球=V排=100 cm3,故D选项错误。
7.解:(1)容器底受到水的压强p=ρ水gh=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.4 m=4×103 Pa,容器底受到水的压力F=pS=4×103 Pa×1.5×10-2 m2=60 N。
(2)物块浸没在水中,排开水的体积V排=V物=(0.1 m)3=1×10-3 m3,物块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3 m3=10 N,则物块所受的重力G=F浮-F拉=10 N-4 N=6 N。
(3)由于物块浸没在水中时,F浮>G,故细线剪断后,物块会上浮,最终静止时会处于漂浮状态,此时物块所受的浮力F浮'=G=6 N,由F浮=ρ水gV排得,物块静止时浸入水中的体积V排'=== 6×10-4 m3。