专题三 浮力的相关计算
第 1 课时 浮力与压强(基础计算)
专题解读
一、浮力与液压:计算液体对容器底的压力、压强
先算压强::p= pgh,变化量.Δp=ρgΔh
法一:再算压力: 变化量.△F=△pS
由 可继续推导:
柱形容器中,液体对容器底部的压力,在数值上等于液体重力加上浸在液体中的物体所受的浮力,即
由此可得法二:
先算压力: 变化量
再算压强: 变化量
二、浮力与固压:计算容器对桌面的压力、压强
(F外可表现为
压力或拉力)
法一:整体法
无外力作用时, (图甲)(有外力作用时, (图乙)
法二:隔离法,对杯底受力分析:
图丙,
图丁,F圆压=G容+F液压
对于法二,也可由法一推导,以图乙为例:
专题突破
例1 如图所示,一物体被绳子拉着浸没在水中,现剪断细线,物体沉底,水对容器底部的压力 ,容器对桌面的压力 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
例2 如图所示,一物体被绳子拉着浸没在水中,现剪断细线,物体上浮,最终漂浮,水对容器底部的压力 ,容器对桌面的压力 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
例3如图所示,台秤的托盘上放一个装有水的平底烧杯,一个不吸水的木块用细线系在烧杯底浸没于水中。剪断细线后,木块上浮至静止。下列说法正确的是 ( )
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A.剪断细线前,木块所受浮力等于木块的重力
B.剪断细线前,托盘受到的压力等于烧杯与水的重力之和
C.整个过程,水对杯底的压力变化量等于木块浮力的变化量
D.整个过程,托盘受到压力的变化量等于木块浮力的变化量
例4 如图所示,柱形容器重为2N,内装有水的重力为30 N,重为4N、棱长为10cm的正方体被细线拉住浸没在水中,细线的另一端连接在容器底部。已知容器底面积为200cm ,求:(g取10N/ kg)
(1)物体受到的浮力为 N,细线的拉力为 N。
(2)水对容器底的压力为 N,水对容器底的压强为 Pa。
(3)容器对桌面的压力为 N,容器对桌面的压强为 Pa。
(4)若剪断细线,待物体静止后,水对容器底的压力将变化 N,水对容器底的压强将变化 Pa,水面高度变化 cm。
(5)若剪断细线,待物体静止后,容器对桌面的压力将变化 N,容器对桌面的压强将变化 Pa。
例5 如图所示,柱形容器重为2 N,内装有水的重力为20 N;将重为15 N、棱长为10cm的正方体用细线吊着浸没在水中,已知容器底面积为200cm ,,求:(g取10 N/ kg)
(1)物体受到的浮力为 N,细线的拉力为 N。
(2)水对容器底的压力为 N,水对容器底的压强为 Pa。
(3)容器对桌面的压力为 N,容器对桌面的压强为 Pa。
(4)若剪断细线,待物体静止后,水对容器底的压力将变化 N,水对容器底的压强将变化 Pa。
(5)若剪断细线,待物体静止后,容器对桌面的压力将变化 N,容器对桌面的压强将变化 Pa。
例6 如图所示,柱形容器的重力为2 N,内装有水的重力为20 N,一棱长为10cm的正方体,在F=4N的压力下,刚好浸没在水中。已知容器底面积为200cm ,求:(g取10 N/ kg)
(1)正方体的浮力为 N,重力为 N。
(2)水对容器底的压力为 N,水对容器底的压强为 Pa。
(3)容器对桌面的压力为 N,容器对桌 面的压强为 Pa。
(4)若撤去F,待物体静止后,则水对容器底的压力变化 N,水对容器底的压强变化 Pa,水面高度变化 cm。
(5)若撤去F,待物体静止后,容器对桌面的压力变化 N,容器对桌面的压强变化 Pa。
专题集训
1.两个底面积不等的圆柱形容器,分别盛有甲、乙两种不同的液体,将两个完全相同的小球分别浸入这两种液体中,小球静止时的位置如图所示,此时两液面刚好齐平。若将这两个小球从液体中取出,则液体对容器底部的压力的变化量△F甲、△F乙,压强的变化量△p甲、△P乙的大小关系是 ( )
A.△F甲一定大于△FzB.△F甲一定小于△F乙
C.△P甲一定大于△P乙 D.△p甲 可能小于△Pz
2.两个质量不计的薄壁圆柱形容器甲和乙,高度相同但底面积不同,分别装满水和酒精后静置在水平桌面上,所装的水和酒精质量相等。现在将两个完全相同的物体分别放入水和酒精中,待物体静止后的状态如图所示。水和酒精对容器底部的压强分别为p甲和p乙,甲和乙容器对桌面的压力分别为F甲和 Fz,则下列关系正确的是
( )
A. p甲< Pz,F甲> Fz
C. p甲> Pz,F甲< Fz D. p甲=p乙,F甲< Fz
3.如图所示,一薄壁柱形容器重为20 N,底面积为 一个正方体合金块,重为50 N,体积为 浸没在柱形容器内的水中,容器置于水平桌面上,此时容器内水的深度为20cm,求:(g取10 N/ kg)
(1)水对容器底部的压强和压力;
(2)容器对桌面的压力和压强;
(3)合金块对容器底部的压力和压强;
(4)取走合金块,水对容器底部变化的压强,容器对桌面变化的压强。
4.有一棱长为2dm,重48 N的正方体木块用细线系在底面积为8dm 的圆柱形容器上,然后向容器中加水,使木块完全浸没于水中,如图所示。求:(g取10N/ kg)
(1)木块浸没在水中受到的浮力;
(2)若把细线剪断,木块静止后露出水面的体积;
(3)木块露出水面静止后,水对容器底的压强减少量。
5. 底面积为200cm 、高为0.5m、重为10 N的薄壁柱形容器,内装有0.3m深的酒精,置于水平桌面上。用细线吊着质量为3kg、棱长为0.1m的实心正方体A,使其一半体积浸入酒(第5题)精中,如图所示。已知 g取10 N/ kg,求:
(1)物体A受到的浮力;
(2)细线的拉力;
(3)物体A浸入一半体积时,酒精对容器底部的压强;
(4)若剪断细线,待稳定后,液体对容器底的压强增加量;
(5)若剪断细线,待稳定后,容器对桌面的压强变化量。
6.如图所示,正方体木块B重5N,棱长为10cm,被一体积可以忽略的细线拉住固定在柱形容器A的底部。已知细线长为5cm,容器的底面积为200cm ,容器的重力为2N,此时绳子的拉力为1N。 (g取 求:
(1)木块B受到的浮力;
(2)容器底部受到水的压强;
(3)容器对桌面的压强;
(4)若直接剪断细线,待木块静止后,水对容器底的压强变化量;
(5)若先向容器中再加2N的水,然后剪断细线,待木块静止后,水对容器底部的压强与加水前相比的变化量。
第2 课时 浮力与压强(综合计算)
专题突破
例① 如图所示,漂浮在水中的木块,下方用细线吊着重物A,若把细线剪断,重物沉入水底,水面将 (选填“上升”“下降”或“不变”),容器底部受到水的压力将 ,容器对桌面的压力 (选填“增大”“减小”或“不变”)。若细线的拉力为2 N,则剪断细线后,水对容器底部的压力变化 N。
例2如图所示,有一个不吸水的实心木球甲和一个实心铁球乙,放在一个塑料盒中,塑料盒漂浮在水槽里的水面上,已知ρ < 当把木球从塑料盒中拿出放入水槽里时,水面高度 ;当把铁球拿出放入水槽里时,水面高度 。 (均选填“上升”“下降”或“不变”)
例3 如图所示,甲、乙、丙、丁四个相同的容器放在水平地面上,甲中只有水,乙中有木块漂浮于水面,丙中木块在绳子拉力作用下静止,丁中木块在压力 F 的作用下静止,此时四个容器中的水面相平,容器对水平面的压力分别为F甲、Fz、F丙、FT,则以下说法正确的是 ( )
D.向丁容器中加盐,压力 F会减小
例4 如图所示,柱形容器内装有适量水,容器内有用密度不同的材料制成的a、b两实心小球,已知a球的体积为80cm ,b球的体积为20cm ,两球用细线相连悬浮在水中,现剪断细线,a球上浮,b球下沉,a球浮在水面时露出水面的体积为30cm ,g取10 N/ kg,则下列说法正确的是 ( )
A. a球漂浮在水面时受到的浮力为0.8N
B. a球的密度等于水的密度
C.图中a球受到的细线拉力为0.5 N
D. b球的密度大小为
例5 如图所示,底面积为200 cm (的足够高的薄壁柱形容器放置在水平桌面上,此时水深为25 cm。现将一体积为500 cm 的空心小球放入水中,小球有 露出水面,小球受到的浮力为 N;将容器中适量的水注入小球的空心部分,使小球在水中悬浮,则水对容器底部的压强变为 Pa。(g取10 N/ kg)
例6 如图所示,一质量为100g,高为7cm,底面积为100cm 的圆柱形薄壁容器中装有质量为400g的水,现将一个质量分布均匀、体积为500cm 的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上,物块浸入水中的体积为200cm 。 (g取10 N/ kg)求:
(1)物块受到的浮力;
(2)此时水对容器底的压强;
(3)用力缓慢向下压物块使其恰好完全浸没在水中,则此时容器对桌面的压强。
专题集训
1.如图所示,在盛水的缸底有一个铁球,水面上漂浮着一个木盆,若将铁球捞出,放入盆中,盆仍漂浮在水面上,则下列说法中正确的是( )
A.缸底所受到水的压强将减小
B.缸对地面的压强将增加
C.缸中的水面将保持不变
D.木盆所受浮力的增加量大于铁球原来所受的浮力
2.如图所示,在三个相同的容器中装有质量相同的水,将木块A、金属块B按不同的方式放入水中,待A、B静止时,水对三个容器底部的压强相比较,正确的是 ( )
B. P甲=P乙>P丙
3.(2023·南开)如图甲,盛有水的柱形容器放置在水平桌面上,木块用细线固定在容器底部且浸没,细线对木块的拉力为4 N。将细线剪断,木块最终漂浮且有 的体积露出水面,如图乙。(g取10 N/kg)下列说法正确的是 ( )
A.甲、乙两图中,水对容器底部的压强大小相等
B.木块密度为0.4g/cm
C.乙图中容器对桌面的压力小于甲图
D.乙图中水对容器底的压力比甲图小4N
4.(2023·外语校)底面积为200cm 的圆柱形容器内装有适量的水,将其放在水平桌面上,把棱长为10cm的正方体木块A 放入水中,再在木块A的上方放一物体B,物体B恰好没入水中,如图甲所示;若将 B放入水中,静止时如图乙所示;已知物体B的密度为 质量为0.3kg,(g取10N/ kg)则下列说法正确的是( )
A.图甲中A、B受到总的浮力为13 N
B.图甲中物体B对A的压力为1 N
C.物体A的密度为(
D.与图甲相比,图乙中水对容器底部压强变化了200 Pa
5.A、B两块不同材料制成的实心正方体,按照如图所示方式连接并放置于装有水的容器中,容器的底面积为300 cm 。现将图中连接A、B的细线剪断,物块B沉底,液面稳定时,相对于剪断前液面会 (选填“上升”“下降”或“不变”)。此时物块B对容器底部的压力为6N,则剪断细线前后,水对容器底部的压强变化量为 Pa。(不计细线质量)
6.一个底面积为10m l的圆柱状容器,装有适量的水,现在将一个体积为20m 、密度为( 的物体A放入其中,最终物体A 漂 (第6题)浮于水面上。求:(g取10 N/ kg)
(1)物体A 所受到的浮力;
(2)如图所示,若将画斜线部分截取下来并取出(其体积为浸入水中体积的一半),则取出的那部分物体的质量;
(3)待剩余部分再次静止后,容器底部受到的压强减小量。
第 3 课时 无加减水的液面升降(基础计算)
专题解读
与Δh,Δh降,Δh段有关的计算
由图易得
由 /
专题突破
例1 薄壁圆柱形容器底面积为0.03m ,一重为4N,棱长为0.1m的实心正方体木块漂浮在水面上,如图甲所示;在木块上表面施加一个竖直向下的压力 F,使木块刚好浸没在水中,如图乙所示,木块不吸水。求:(g取10 N/ kg)
(1)压力 F的大小;
(2)从图甲到图乙,水对容器底部增加的压强;
(3)从图甲到图乙,木块下降的距离。
例2 已知容器的底面积 容器内装有适量的水,试求下列几种情况下,水面上升的高度:(g取10 N/ kg)
(1)将一铁块放入杯中浸没, 则水面上升高度△h= cm。
(2)将一铁块吊着放入水中,铁块受浮力2N,则水面上升高度△h= cm。
(3)将一木块放入水中漂浮,木块受浮力3N,则液面上升高度△h= cm。
(4)一物块底面积 物块下表面与水面接触,若将物块浸入3cm,则水面上升高度△h= cm。
(5)一物块底面积. 物块下表面与水面接触,若将物块下降3cm,则水面上升高度△h= cm。
例3 如图所示,足够高的薄壁柱形容器底面积 一柱形物体底面积 50cm ,试求:(g取10N/ kg)
(1)若物体下表面与水面接触,将物体下降3cm,水面上升高度△h= cm,此时物体浸入深度为 cm,物体受到的浮力为 N,水对容器底部的压强增大 Pa。
(2)若物体从接触水面开始下降,使其浮力为4 N,则水面要升高 cm,物体浸入深度为 cm,物体将下降 cm。
(3)若物体浸入水中深度为16cm,将物体上拉3cm后,水面将下降 cm,物体将多露出 cm,此时物体受到的浮力为 N。
(4)若物体从接触水面开始下降,水面升高2cm,则物体下降了 cm。
专题集训
1.如图所示,已知柱形物体底面积 柱形容器底面积 求:(g取10N/ kg)
(1)若物体底面与水面接触,将物体下降2cm,则物体受到的浮力为 N。
(2)若物体从接触水面开始下降,使浮力为0.6N,则物体下降了 cm。
(3)若物体浮力为0.8N,上升3cm后,此时浮力为 N。
(4)若物体从接触水面开始下降,水面升高2cm,则物体下降 cm。
2.弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图甲所示,容器的底面积为400cm ,重力为2N,水深10cm;图乙是弹簧测力计示数 F与物体下降高度 h变化关系的图象。求:(g取10 N/ kg)
(1)物体浸没时受到的浮力;
(2)与没放物体相比,物体刚浸没时,水对杯底增加的压强;
(3)与没放物体相比,物体刚浸没时,水面上升的高度;
(4)从物体刚接触水面,到刚好浸没,物体下降的距离;
(5)物体刚浸没时,其下表面受到水的压强。
3.细线吊着一重为6 N,棱长为10cm的正方体木块,木块底面与水面刚接触。现将细线剪断,木块下落,最终漂浮。已知容器底面积为200cm ,求:(g取10 N/ kg)
(1)木块漂浮时,浸入水中的深度;
(2)木块漂浮时,水对容器底增加的压强;
(3)从剪断绳子到最终木块漂浮的过程中,木块下降的距离;
(4)将这个漂浮的木块压入水中浸没,需要多大的压力 木块要再下降多少距离
第 4 课时 无加减水的液面升降(综合计算)
专题突破
例1如图所示,在水平桌面上,放有一个底面积为100cm 、高为10cm的柱形容器,装有6cm深的水。现用细线吊着一个密度为0.6g/cm ,高10cm,横截面积为50cm 的实心柱形物体A(不吸水),使物体A的下表面恰好与水面接触,容器的重力忽略不计(g取10 N/kg)。下列说法正确的是 ( )
A.物体A的重力为0.3N
B.要使细线的拉力为0,A应竖直向下移动6cm
C.若用细针将A 压入水中浸没,此时容器对桌面的压力为9 N
D.若物体吸水,将A缓慢浸入水中,最终物体A漂浮且露出2cm,此时水对容器底的压强为900 Pa
例2 小明一次实验时将一个装有部分水的平底薄壁圆柱形试管,放入一个装有水的柱形容器中,试管竖直漂浮在容器内的水面上,试管内水面与容器底部的距离为h(如图甲所示);然后小明将一实心橡皮块放入试管内,橡皮块下沉并浸没在该试管的水中后,发现试管内水面与容器底部的距离恰好仍为h(如图乙所示),则甲、乙两图中水对容器底部的压强大小相比p甲 Pz。经测量容器的横截面积是试管横截面积的5倍,则橡皮泥的密度为 kg/m 。
例3 如图甲所示,柱形容器的底面积为200cm ,棱长为10cm的正方体物块A漂浮在水面上,有五分之二的体积露出水面。将另一个重为8N,底面积为80cm 的长方体物块B放在A的正中央,静止后,B的上表面刚好与水面相平,如图乙所示,试求:(g取10 N/ kg)
(1)物块A的重力;
(2)对比甲、乙两图,乙图中水对容器底部的压强的增加量;
(3)从甲图到乙图,A下降的距离。
专题集训
1.如图甲所示,用弹簧测力计将一长方体物体从装有水的杯子中匀速拉出,物体的底面积为20cm ,杯子的底面积为100cm ,拉力随时间的变化关系图象如图乙所示(g取10 N/kg)。则下列说法错误的是 ( )
A.物体的密度为2.5g/cm
B. t=1s时,水对杯底的压力为24N
C.物体上升的速度为8cm/s
D.当物体有一半露出水面时,受到的浮力为1 N
2.如图甲所示,A、B为不同材料制成的体积相同的实心正方体,浸没在盛有水的薄壁圆柱形容器中,容器底面积是正方体底面积的4倍,现在沿竖直方向缓慢匀速拉动绳子,开始时刻,A的上表面刚好与水面相平,B在容器底部(未与容器底部紧密接触),A、B中间的细线处于绷紧状态,A上端绳子的拉力 F随A上升的距离h的变化图象如图乙所示,且当 F刚好等于41N时,A、B之间的细线断掉。则正方体A的质量为 kg,正方体 B 的密度为 kg/m ,整个过程中,水对容器底部压强的最小值为 Pa。(g取10 N/ kg)
第 5 课时 含绳子加减水的液面升降
专题解读
含绳子加减水的液面变化
专题突破
例1 底面积为50cm 的柱形木块(不吸水)漂浮在水上,一根不可伸长的细线一端连在木块下方,另一端连底面积为200cm 的柱形容器底部,细线处于自然伸长状态。现往容器中加水,当细线受到的拉力变为2 N时,物体受到的浮力将增大 N,水面上升高度△h= cm,加入水的质量为 g。(g取10N/ kg)
例2 如图所示,薄壁柱形容器底面积为 容器内放有一底面积为40cm 的柱形物体A,向容器中加水,细线拉力随时间变化图象如图乙所示,则由图可知,从t 时刻到t 时刻,A物体受到的浮力增大了 N,加入水的质量为 g。(g取10 N/ kg)
例3 一带阀门的圆柱形容器,底面积是200cm ,正方体M棱长为10cm、重20 N,用细绳悬挂放入水中,有 的体积露出水面,若从图示状态开始,通过阀门K缓慢放水,当容器中水面下降了2cm时,停止放水。求:(g取10 N/ kg)
(1)放水前后,物体受到的浮力变化量;
(2)停止放水后,绳子受到的拉力;
(3)停止放水后,水对容器底部的压力变化量;
(4)放出水的质量;
(5)放水前后,容器对桌面的压强变化量。
专题集训
1.如图所示,底面积50cm 的长方体物块用绳子吊着浸没在水中,上表面与水面相平,此时绳子拉力为10 N,现在放水,当绳子的拉力为12 N时,水面下降的高度Δh= cm,若容器的底面积为200cm ,则放出水的质量为 g;放水后,容器对桌面的压强变化了 Pa。(g取10 N/ kg)
2.学习了浮力知识后,小翟和小飞同学对沉船打捞技术产生了深厚的兴趣,通过查阅相关资料,两位同学设计了模拟沉船打捞过程的装置,如图所示。底面积为150cm 的圆柱薄壁容器放置在水平地面上,底面积为100 cm 的轻质圆柱薄壁塑料瓶内装有若干小石块,质量为1600g的实心铁块沉在容器底部(没有紧密接触),塑料瓶和铁块通过细绳相连,细绳刚好拉直(无拉力)。为了拉起铁块,需要把瓶内的部分小石块投入水中,铁块的重力为 N;铁块刚好被拉起时,投入水中的小石块质量为 g。 (已知 g取10 N/ kg)
3.小明同学借助力传感开关为自家太阳能热水器设计向水箱注水的自动控制简易装置。装置示意图如图所示,太阳能热水器水箱储水空间是长方体,考虑既充分利用太阳能又节约用水,小明设计水箱储水最低深度是0.1m,最高深度是0.5m(图中未标注最高和最低水位线),力传感开关通过细绳在水箱内悬挂一根细长的圆柱形控制棒,当拉力 F≥16N时,打开水泵开关向水箱注水,当拉力F≤8 N,关闭水泵开关停止注水。已知控制棒重G=18N,高为0.6m,不计细绳质量与体积。小明完成设计和安装,自动控制简易装置按照设计正常工作。求:(g取10 N/ kg)
(1)水箱底受到水的最大压强;
(2)控制棒排开水的最小体积;
(3)控制棒的密度。
4.如图甲所示,有一个底面积为100cm 、重为4N的正方体木块,被一根细线系在底面积为200cm 的柱形容器内,此时绳子的拉力为1 N,接着向容器中加水,使绳子的拉力为4 N,如图乙所示。求:(g取10 N/ kg)
(1)加入水的体积;
(2)加水后,水对容器底部的压力增加量;
(3)加水后,容器对桌面的压强增加量;
(4)若将图乙中的细线剪断,待物体静止时,水对容器底的压强变化量;
(5)若将图乙中的细线剪断,待物体静止时,物体上升的距离。
第 6 课时 杆模型
专题解读
杆与绳有相似之处,也有不同,杆既能产生拉力,又能产生压力。当浮力改变时,杆对物体的力的方向也可能会发生变化,但仍然有 这一点与绳子加减水的解题思路相同。
专题突破
例1 如图甲所示,底面积为200cm 的的柱形容器内装有适量水,一体积不计的轻杆下方连接一个重为4 N、底面积为100cm 的长方体,物体的下表面刚好接触水面。保持物体不动,现往容器中加水,当杆的作用力变为5 N时,如图乙所示,此时物体受到的浮力为 N,加入水的体积为 cm ,水对容器底部的压强增加了 Pa,容器对桌面的压强增加了 Pa。(g取10 N/ kg)
例2 如图甲所示,柱形容器底面积为400cm ,物体A是棱长为10cm的正方体,硬杆B一端固定在容器底,另一端紧密连接物体A。现缓慢向容器中加水至A刚好浸没,硬杆B受到物体A的作用力 F随水深h变化的图象如图乙所示,不计杆的质量和体积,则杆的长度为 cm,A 的重力为 N。加水过程中,杆受到的力大小先后两次达到3N,在这个过程中,水对容器底的压强变化了 Pa,容器对桌面的压强变化了 Pa。(g取10 N/ kg)
例3 如图甲所示,柱形容器内装有适量水,一体积不计的轻杆下方连接一个底面积为100cm 的柱形物体,物体的下表面刚接触水面。现将物体匀速向下移动,杆的作用力大小F杆随下降距离h的关系图象如图乙所示,则物体的重力为 N,物体浸没在水中时,受到的浮力为 N,容器的底面积为 cm 。(g取10 N/ kg)
例4 如图甲所示,一个圆柱形容器置于水平桌面上,容器足够高且 容器内放有一个实心长方体B,底面积 高 10cm,B底部的中心通过一段细杆与容器底部相连。现向容器内缓慢注水,一段时间后停止注水。已知在注水过程中,细杆对物体的力 F 随水深度h的变化关系图象如图乙所示,杆的重力、体积和形变均不计。求:(g取10 N/ kg)
(1)细杆的长度;
(2)B的重力;
(3)停止注水后,把一个正方体A放在B的正上方(A、B不粘连),水面上升2cm 后恰好与A的上表面相平,如图丙所示,此时杆对物体的力恰好为 F。,则此时容器对地面的压强为多少
专题集训
1.在科技节,小明用传感器设计了如图甲所示的力学装置,竖直细杆B的下端通过力传感器固定在容器底部,它的上端与不吸水的实心正方体A固定,不计细杆B及连接处的质量和体积。力传感器可以显示出细杆B 的下端受到作用力的大小,现缓慢向容器中加水,当水深为13 cm
时正方体A 刚好浸没,力传感器的示数大小F随水深变化的图象如图乙所示。 10 kg/m ,g取10 N/ kg)下列说法正确的是( )
A.物体A受到的重力为10 N
B.竖直细杆B的长度为10cm
C.当容器内水的深度为4 cm时,压力传感器的示数为5N
D.当容器内水的深度为9 cm时,压力传感器的示数为6N
2.不吸水的长方体A 固定在体积不计的轻杆下端位于水平地面上的圆柱形容器内(容器高度足够),杆上端固定不动。如图甲所示,已知物体底面积为80cm ,若 现缓慢向容器内注入适量的水,水对容器底部的压强p与注水体积 V 的变化关系如图乙所示(g取10 N/kg),下列说法正确的是 ( )
A.容器底面积为200cm
B.物体恰好浸没时下底面所受到的压强为1400 Pa
C.物体恰好浸没时杆对物体的力为6N
D.当液体对容器底部的压强为2000 Pa时,加水体积为850cm
3.一个棱长为10cm的正方体木块,用细杆固定置于底面积为250cm 的柱体容器中。向容器中缓慢加水,当加水3000 cm 时,木块有4 cm的高度露出水面,且细杆刚好不受力,如图所示。求:(g取10 N/ kg)
(1)木块的密度;
(2)继续向容器中逐渐加水,让木块刚好浸没时,细杆对木块的作用力大小;
(3)若细杆能承受的最大压力为5 N,为保证细杆不损坏,则容器中水的深度最低是多少米
4.小明学习了浮力、压强知识后,回家做了如下小实验。如图甲所示,将足够高且装有30cm深水的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,容器的底面积是400cm ,用一根轻杆(不计体积和质量)吊着由A、B两部分组成的工件AB(硬质工件A、B材料相同,中间紧密连接,均不吸水)。A、B部分为均匀的实心圆柱体,A的底.面积为280cm ,B的高度为10cm,用手拿住轻杆,将工件AB 从图甲中刚接触水面位置缓慢竖直下降直到刚好接触容器底部,杆对工件AB的作用力 F随工件AB下降高度 h的关系如图乙所示。求:(g取10N/ kg)
(1)工件AB的总质量;
(2)B的底面积;
(3)图中H。的值。
第 7课时 弹簧加减水的液面升降(选讲)
专题解读
含弹簧加减水的液面变化
专题突破
例1 如图所示,一轻质弹簧下方连着一个底面积为50cm 、高为4cm的长方体,物体的下表面刚与水面接触。柱形容器的底面积为200cm ,且弹簧的弹力改变1 N,长度就改变1cm。现加水使物体浸没,则弹簧的弹力将改变 N,弹簧将收缩 cm,水面将上升 cm,加入水的质量为 kg,容器对桌面的压强将增大 Pa。(g取10 N/ kg)
例2 如图所示,底面 积为400cm 的圆柱形容器内盛有20cm深的水,弹簧测力计(零刻度线与1 N刻度线之间的间隔为0.8cm)下方挂着一个棱长是10cm的正方体物块,物块的下表面与水面刚好相平。现向容器里缓慢加
水,直到物块有四分之三浸在水中,则物块受到的浮力为 N,加入水的质量为 g,水对容器底部的压强为 Pa。 (g 取10 N/ kg)
例3 底面积为400cm ,重为4 N的圆柱形容器内盛有20cm 深的水,弹簧测力计(零刻度线与1 N 刻度线之间的间隔为0.8cm)下用细线挂着一个棱长是10cm的正方体物块,物块的下表面与水面刚好相平,此时弹簧测力计的示数是24 N。现向容器里缓慢加水,当物体受到的浮力为5 N时停止加水,求:(g取10 N/ kg)
(1)弹簧测力计的示数改变量;
(2)弹簧收缩的距离;
(3)物块浸入水中的深度;
(4)加入的水的质量;
(5)加水后水对容器底部增大的压强;
(6)加水后,容器对桌面的压强。
专题集训
1.如图所示,底面积为200 cm 的柱形容器内,有一弹簧连着一柱形物体漂浮在水面上,弹簧处于原长。已知物体底面积为50cm ,物物体露出水面的高度为4cm,现加水使物体浸没,弹簧伸长了2cm,则水面上升高度 Δh= cm,加入水的体积为 cm 。若只加800cm 的水,则物体受到的浮力将增大 N。(g取10 N/ kg)
2.如图所示,将重为2.7 N、高为6cm、横截面积为5cm 的柱形物块挂在弹簧测力计下端,缓慢放入底面积为20cm 的圆柱形容器内的水中(容器重力可忽略)。当物块静止时,弹簧测力计的示数为2.6N;现往容器中加水,使物体刚好浸没,则物体浸没时受到的浮力为 N,加入的水的质量为 g。(刻度盘上0~1N刻度线之间的长度为1cm)
3.将一轻质弹簧的两端分别固定在正方体物体A、B表面的中央,构成一个连接体,把正方体物体B放在水平桌面上,当物体A、B静止时,弹簧的长度比其原长缩短了1cm,如图甲所示。现将连接体放入水平桌面上的平底圆柱形容器内,与容器底始终接触(不密合),再向容器中缓慢倒入一定量的水,待连接体静止时,连接体对容器底的压力恰好为0。已知物体的棱长均为10cm,物体A、B的密度之比为1:9,圆柱形容器的底面积为200cm ,弹簧原长为10cm,弹簧所受力 F 的大小与弹簧的形变量△L(即弹簧的长度与原长的差值的绝对值)的关系如图乙所示。上述过程中弹簧始终在竖直方向伸缩,不计弹簧的体积及其所受的浮力,g取10 N/kg,求:
(1)物体A的重力;
(2)放在水平桌面上时,连接体对桌面的压强;
(3)为达到题中要求,需要向容器内倒入水的质量。
第8 课时 综合计算
专题突破
例1如图所示,甲、乙、丙三个完全相同的杯内装有质量相等的水,水平放在电子秤上,一木块漂浮在甲中,此时电子秤的示数为m ;将一个完全相同的木块压入乙中使其刚好浸没,此时电子秤的示数为m ;再将另一个完全相同的木块用细线将其系在丙中杯底使其浸没,此时电子秤的示数为m 。下列说法正确的是 ( )
A.电子秤示数的关系为
B.杯底受水的压强关系为
C.甲杯中,木块受到的浮力为m g
D.丙杯中,绳子的拉力为(
例2如图甲所示,弹簧测力计下挂着一个物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,弹簧测力计示数F与物体下降高度h的关系如图乙所示(g取10N/kg)。下列说法正确的是( )
A.物体的体积为1200cm
B.物体受到的最大浮力是12 N
C.物体的密度是
D.当h=7cm时,物体下表面受到水的压力为8 N
例3 水平桌面上放着两个相同的足够高的柱形水槽,水中的两个木块也相同。将铁块a放在木块上面,木块刚好浸没在水中,如图甲所示;将铁块b用细线系在木块下面,木块也刚好浸没在水中,如图乙所示,且此时两水槽的水面相平。已知水的密度为ρ水,铁的密度为ρ铁,则( )
A. a、b两个铁块的重力之比为1:1
B. a、b两个铁块的体积之比为
C.两种情况相比较,图乙中水槽对桌面的压强较大
D.若将a取下投入水中,并剪断b的细线,静止时水对容器底压强变化量△p甲>△pz
专题集训
1.如图所示,将底面积为50 cm 、容积为200cm 的厚底薄壁圆柱形水杯放在底面积为 100 cm 的圆柱形容器底部。缓慢向容器内注水,当水深为6cm时,水杯刚好离开容器底,则水杯的质量为 g;继续向容器中注水,当水深为12cm时,停止注水。用竹签缓慢向下压水杯使水杯沉入容器底部,此时水深为10cm,则水杯的密度为 g/cm 。 (g取10 N/ kg)
2.小莉模拟古人利用浮力打捞铁牛,模拟过程和测量数据如图所示。①把正方体M放在架空水槽底部的方孔处(忽略M与水槽的接触面积),往水槽内装入适量的水,把一质量与M相等的柱形薄壁水杯放入水中漂浮,如图甲所示;②向杯中装入质量为水杯质量2倍的铁砂时,杯底到M上表面的距离等于 M的边长,如图乙所示,此时水杯浸入水中的深度h= cm;③用细线连接水杯和M,使细线拉直且无拉力,再将铁砂从杯中取出,当铁砂取完后,M恰好可被拉起,完成打捞后,如图丙所示。则M与水杯的底面积之比为
3.如图甲所示,底面积为100cm 的圆柱形容器中装满了水,底部中央固定有一根体积不计沿竖直方向的细杆,细杆的上端连接着密度为0.6g/cm 的圆柱体A,容器的底部安装有阀门。现打开阀门控制水以50cm /s的速度流出,同时开始计时,水对容器底部的压力随时间变化的规律如图乙所示,则阀门未打开前水对容器底部的压强为 Pa。 当t=52s时,细杆对物体的作用力大小为 N。(g取10 N/ kg)
4.如图甲所示装置,不吸水的实心圆柱体A与物体B 通过细线相连,物体B置于压力传感器上,压力传感器可以显示物体B对支撑面的压力大小。圆柱体A 的高度 20cm,浸没在装有适量水的薄壁柱形容器中,A上表面与液面刚好相平,下表面与容器底部的距离 容器的底面积. 重力为4N(已知细线承受的拉力有一定的限度,整个装置的摩擦可忽略)。现以200cm /min的速度将水抽出,将水全部抽完用时30 min,压力传感器示数 F随时间t变化的图象如图乙所示。求:(g取10N/ kg)
(1)抽水前容器中所装水的质量;
(2)物体A的重力;
(3)图甲所示的装置还可以改造成液体密度测量仪,向容器中注入足量的不同液体,保证A始终浸没,且绳不被拉断,将压力传感器的示数改为对应液体的密度,则此液体密度测量仪的测量范围。
专题三 浮力的相关计算
第1 课时 浮力与压强(基础计算)
【专题突破】例1:不变 变大 例2:变小 不变 例3:C例4:(1)10
6 (2)40 2000 (3)36 1800 (4)6 300 3 (5)00 例5:(1)10 5 (2)30 1500 (3)32 1600 (4)00 (5)5 250 例6:(1)10 6 (2)30 1500 (3)321600 (4)4 200 2 (5)4 200
【专题集训】1. C 2. C 3.(1)2000 Pa 80N (2)140N3500 Pa (3)40 N 4000 Pa (4)1250 Pa 4.(1)80N(2)3.2×10 m (3)400 Pa 5.(1)4N (2)26N(3)2600 Pa (4)200 Pa (5)1300 Pa 6.(1)6N(2)1.1×10 Pa (3)1150 Pa (4)50 Pa (5)50 Pa
第2 课时 浮力与压强(综合计算)
【专题突破】例1:下降 减小 不变 2 例2:不变 下降例3:C 例4:D 例5:2 2600 例6:(1)2N (2)600 Pa(3)800 Pa
【专题集训】1. D 2. B 3. D 4. C 5.下降 200
6.(1)1.6×10 N (2)6.4×10 kg
第 3 课时 无加减水的液面升降(基础计算)
【专题突破】例1:(1)6N (2)200 Pa (3)4cm
例2:(1)0.5 (2)1 (3)1.5 (4)0.75 (5)1
例3:(1)1 4 2 100 (2)2 8 6 (3)1 4 6 (4)6【专题集训】1.(1)0.3 (2)4 (3)0.35 (4)4 2.(1)4N(2)100 Pa (3)1cm (4)4cm (5)500Pa 3.(1)0.06m(2)300 Pa (3)0.03m (4)4 N 0.02m
第4 课时 无加减水的液面升降(综合计算)
【专题突破】例1:D 例2:< 1.25×10 例3:(1)6N(2)400 Pa (3)5cm
【专题集训】1. B 2.2.5 2×10 2200 3.(1)12N(2)9 cm (3)2600 Pa
第 5 课时 含绳子加减水的液面升降
【专题突破】例1:2 4 600 例2:1 150 例3:(1)2N(2)14N (3)4 N (4)200g (5)200 Pa
【专题集训】1.4 600 400 2.16 840
3.(1)5000 Pa (2)2×10 m (
4.(1)300cm (2)6N (3)150 Pa (4)200 Pa (5)2cm
第6课时 杆模型
【专题突破】例1:9 900 900 900 例2:3 6 600 450例3:6 10 200 例4:(1)15cm (2)20 N (3)4900 Pa【专题集训】1. C 2. C 3.(1)0.6×10 kg/m (2)4N(3)9.4 cm 4.(1)3.4kg (2)200cm (3)6.5cm
第 7 课时 弹簧加减水的液面升降(选讲)
【专题突破】例1:2 2 6 1 600 例2:7.5 4 6503350 例3:(1)5N (2)4cm (3)5cm (4)3100g
(5)900 Pa (6)3000 Pa
【专题集训】1.6 cm 1000 1.6 2.0.3 64 3.(1)2N(2)2000 Pa (3)4800g
第 8 课时 综合计算
【专题突破】例1:D 例2:D 例3:B
【专题集训】1.300 3 2.9 2:9 3.5000 0.8
4.(1)6000g (2)18N (