考点专项训练(八) 浮力、压强的综合分析与计算
类型1 浮力压强的综合分析
1.(江苏苏州中考)将鸡蛋放入盐水中出现如图所示状态,缓慢向杯中加盐或水使鸡蛋悬浮,下列说法正确的是( D )
A.加盐可以让鸡蛋悬浮
B.鸡蛋悬浮时液体密度大
C.鸡蛋悬浮时所受的浮力大
D.鸡蛋悬浮时液体对杯底的压强大
如图,鸡蛋漂浮,根据物体的沉浮条件,向杯中加盐,盐水密度变大,鸡蛋仍然漂浮,若适当加水,可以减小盐水的密度,鸡蛋可以悬浮,所以鸡蛋悬浮时液体密度较小,故AB错误;向杯中加盐,鸡蛋仍然漂浮,若加水,鸡蛋悬浮,所受的浮力均等于所受的重力,所以浮力相等,故C错误;加水后,盐水的总质量明显增加,对烧杯底部的压力明显变大,根据p=可知对烧杯底部的压强明显变大;向杯中加盐,盐水的总质量增加不明显,则对烧杯底部的压力增加不明显,所以对烧杯底部的压强增加不明显,故鸡蛋悬浮时液体对杯底的压强大,故D正确。
2.(河北一模)甲、乙两个相同的容器中装有体积相等的两种液体,静止放置在水平桌面上。将同种材料制作的实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,则( A )
A.A所受的重力大于B所受的重力
B.A受到的浮力等于B受到的浮力
C.甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度
D.甲杯和乙杯的底部受到的压强相等
甲、乙两个相同的容器中装有体积相等的两种液体,将同种材料制作的实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,则A和B排开液体的体积相同,A漂浮,B悬浮,所以A的体积较大,依题意得A、B的密度相同,根据m=ρV可知A质量较大,根据G=mg,则A所受的重力较大,故A符合题意;A漂浮,所受浮力等于所受重力,且A的密度小于甲杯中液体的密度;B悬浮,所受浮力等于所受重力,且B的密度等于乙杯中液体的密度。A所受的重力大于B所受的重力,所以A受到的浮力大于B受到的浮力,且甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,故BC不符合题意;甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,液面等高,即深度相同,根据p=ρgh可知甲杯的底部受到的压强较大,故D不符合题意。
3.(河北邢台月考)如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,均装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( C )
A.物体受到的浮力大小关系为FA=FB=FC
B.三个物体的密度大小关系是ρA>ρB>ρC
C.容器对桌面的压力大小关系为F甲=F乙=F丙
D.容器底部受到水的压强大小关系为p甲>p乙>p丙
从图中可以看出,A、B漂浮在水面上,C悬浮在水中,且A、B、C排开水的体积VA排4.(江苏淮安中考)如图所示,甲、乙两个相同的容器分别盛有体积相同的水和盐水,静置在水平面上。现将一杯子和木块以两种方式分别放在甲、乙两容器中,甲中杯子静止时漂浮在水面上,乙中木块紧贴杯底(杯中无气体)并与杯子一起悬浮在盐水中,下列说法中正确的是( C )
A.甲容器对水平面的压强大于乙容器对水平面的压强
B.木块在甲容器中受到的浮力大于在乙容器中受到的浮力
C.甲容器中液面上升的高度大于乙容器中液面上升的高度
D.将乙容器中的杯子轻轻向下推动少许,杯子和木块将沉到容器底
容器对地面的压力等于容器、液体、杯子和木块所受的重力之和,甲、乙中容器、杯子和木块所受重力相同。水和盐水的体积相同,盐水的密度大,根据ρ=可知,乙中盐水的质量更大,因此盐水所受的重力更大,两容器的底面积相同,根据p=可知,乙对地面的压强更大,故A错误;由图可知,木块在甲容器中放在杯子中,受到杯子的支持力,大小等于木块所受的重力,木块没有排开液体,即没有受到浮力。木块在乙中排开了液体,受到了浮力,木块的密度未知,因此无法得出浮力与重力的关系,综上所述,木块在甲容器中受到的浮力小于在乙容器中受到的浮力,故B错误;甲中,杯子和木块整体漂浮在水中,整体受到的浮力等于整体所受的重力;乙中,杯子和木块整体悬浮在水中,整体受到的浮力等于整体所受的重力。因此甲、乙中整体受到的浮力相同,乙中盐水的密度更大,根据F浮=ρ液gV排可知,甲中排开液体的体积大于乙中排开液体的体积,根据V=Sh可知,甲容器中液面上升的高度大于乙容器中液面上升的高度,故C正确;将乙容器中的杯子轻轻向下推动少许,根据p=ρgh可知,杯子和木块受到的压强增大,但整体内部没有空气,整体的体积不会改变,因此两整体受到的浮力相平不变,仍等于整体所受的重力,故仍悬浮在液体中,不会沉底,故D错误。
5.(四川眉山中考)物理兴趣小组的同学制作了一个简易密度计,分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时液面相平如图所示,密度计在液体中受到浮力F甲__=__F乙,液体对杯底的压强p甲__<__(选填“<”“=”或“>”)p乙。
由图可知,简易密度计在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,此时浮力等于重力,因同一支密度计所受的重力不变,所以密度计在两种液体中所受的浮力相等,即F甲=F乙;由图知,密度计排开甲液体的体积大于排开乙液体的体积,密度计在两种液体中所受的浮力相等,根据 F浮=ρ液V排g可知,甲液体的密度小于乙液体的密度,两容器内液面相平,根据p=ρ液gh可知,甲烧杯底部受到的液体压强较小,即p甲<p乙
类型2 浮力压强的综合计算
6.(四川广安期中)如图甲所示,底面积为300 cm2、重8 N的薄壁柱形容器(足够高)静止在水平地面上,容器内放入边长为10 cm、重5 N的正方体A,此时A物体对容器底部的压强为__500__ Pa;现往容器中注入水,当水深度为15 cm时,如图乙所示,容器对水平地面的压强为__1_766.7__ Pa。(g取10 N/kg)
A物体底面积为SA=(0.1 m)2=0.01 m2,A物体对容器底部的压强为p====500 Pa;A物体漂浮在液面受到的浮力为F浮=GA=5 N,A物体漂浮在液面排开液体的体积为V排===5×10-4 m3=500 cm3,水的体积为V水=S容h-V排=300 cm2×15 cm-500 cm3=4 000 cm3=4×10-3 m3,水的质量为m水=ρ水V水=1×103 kg/m3×4×10-3 m3=4 kg,水所受的重力为G水=m水g=4 kg×10 N/kg=40 N,图乙容器对水平地面的压力为F′=GA+G水+G容器=5 N+40 N+8N=53 N,图乙容器对水平地面的压强为p==≈1 766.7 Pa
7.(四川泸州泸县四期末)如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯(烧杯质量不计),已知水的质量为600 g,杯的底面积为100 cm2,将一个质量为800 g、体积为1 000 cm3的实心长方体A用细线系着,将其一半浸入烧杯的水中,此时A受到的浮力为__5__ N,烧杯对台秤的压强增大了__500__ Pa;若剪断细线,长方体静止后将__漂浮__(选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)。
8.(河北沧州期末)为防止溺水事故的发生,研究人员研发出了如图所示的救生手环,并在游泳池进行了性能测试。他戴上该手环下潜到湖面下5 m处(未接触湖底),打开手环开关,手环瞬间弹出一个体积为33 dm3的气囊,随后气囊将他带出水面。已知研究员的质量为63 kg,密度是1.05×103 kg/m3,不计手环的质量和体积。求:(g取10 N/kg)
(1)研究员的体积;
(2)手环在水下5 m深处时,受到水的压强;
(3)气囊完全打开瞬间,研究员与气囊受到的总浮力。
(1)根据ρ=可得,研究员的体积为V研究员===0.06 m3;
(2)手环在水下5 m深处时,受到水的压强为p=ρ水gh=1×103 kg/m3×10 N/kg×5m=5×104 Pa;
(3)气囊完全打开瞬间,研究员与气囊受到的总浮力为F浮=ρ水gV排总=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(0.06 m3+33×10-3 m3)=930 N。
9.(河北邢台月考)水平桌面上有一底面积为200 cm2的圆柱形容器,容器中装有水,现将一个体积为100 cm3不吸水的物块放入容器中,物块漂浮在水面上,浸入水中的体积为60 cm3,用力F缓慢向下压物块,使其完全浸入在水中(水未溢出),如图所示。求:(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)物块浮在水面上时受到的浮力;
(2)压力F的最小值;
(3)物块被下压前后,水对容器底的压强增加量。
(1)物块浮在水面上时排开水的体积V排=60 cm3=6×10-5 m3
物块浮在水面上时受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6×10-5 m3=0.6 N;
(2)物块完全浸入水中时受到的浮力F全浮=ρ水gV物=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-4 m3=1 N
物块受到的重力G=F浮=0.6 N
由于物块漂浮在水面上并在力F的作用下完全浸入水中,则压力F的最小值
F=F全浮-G=1 N-0.6 N=0.4 N;
(3)物块完全浸入在水中排开水的体积变化ΔV=V物-V排=1×10-4 m3-6×10-5 m3=4×10-5 m3=40 cm3
则水的深度变化Δh===0.2 cm=0.002 m
所以水对容器底的压强增加量Δp=ρ水gΔh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.002m=20 Pa。考点专项训练(八) 浮力、压强的综合分析与计算
类型1 浮力压强的综合分析
1.(江苏苏州中考)将鸡蛋放入盐水中出现如图所示状态,缓慢向杯中加盐或水使鸡蛋悬浮,下列说法正确的是( )
A.加盐可以让鸡蛋悬浮
B.鸡蛋悬浮时液体密度大
C.鸡蛋悬浮时所受的浮力大
D.鸡蛋悬浮时液体对杯底的压强大
2.(河北一模)甲、乙两个相同的容器中装有体积相等的两种液体,静止放置在水平桌面上。将同种材料制作的实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,则( )
A.A所受的重力大于B所受的重力
B.A受到的浮力等于B受到的浮力
C.甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度
D.甲杯和乙杯的底部受到的压强相等
3.(河北邢台月考)如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,均装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.物体受到的浮力大小关系为FA=FB=FC
B.三个物体的密度大小关系是ρA>ρB>ρC
C.容器对桌面的压力大小关系为F甲=F乙=F丙
D.容器底部受到水的压强大小关系为p甲>p乙>p丙
4.(江苏淮安中考)如图所示,甲、乙两个相同的容器分别盛有体积相同的水和盐水,静置在水平面上。现将一杯子和木块以两种方式分别放在甲、乙两容器中,甲中杯子静止时漂浮在水面上,乙中木块紧贴杯底(杯中无气体)并与杯子一起悬浮在盐水中,下列说法中正确的是( )
A.甲容器对水平面的压强大于乙容器对水平面的压强
B.木块在甲容器中受到的浮力大于在乙容器中受到的浮力
C.甲容器中液面上升的高度大于乙容器中液面上升的高度
D.将乙容器中的杯子轻轻向下推动少许,杯子和木块将沉到容器底
5.(四川眉山中考)物理兴趣小组的同学制作了一个简易密度计,分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时液面相平如图所示,密度计在液体中受到浮力F甲__ __F乙,液体对杯底的压强p甲__ __(选填“<”“=”或“>”)p乙。
类型2 浮力压强的综合计算
6.(四川广安期中)如图甲所示,底面积为300 cm2、重8 N的薄壁柱形容器(足够高)静止在水平地面上,容器内放入边长为10 cm、重5 N的正方体A,此时A物体对容器底部的压强为__ __ Pa;现往容器中注入水,当水深度为15 cm时,如图乙所示,容器对水平地面的压强为__ _ __ Pa。(g取10 N/kg)
7.(四川泸州泸县四期末)如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯(烧杯质量不计),已知水的质量为600 g,杯的底面积为100 cm2,将一个质量为800 g、体积为1 000 cm3的实心长方体A用细线系着,将其一半浸入烧杯的水中,此时A受到的浮力为__ __ N,烧杯对台秤的压强增大了__ __ Pa;若剪断细线,长方体静止后将__ __(选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)。
8.(河北沧州期末)为防止溺水事故的发生,研究人员研发出了如图所示的救生手环,并在游泳池进行了性能测试。他戴上该手环下潜到湖面下5 m处(未接触湖底),打开手环开关,手环瞬间弹出一个体积为33 dm3的气囊,随后气囊将他带出水面。已知研究员的质量为63 kg,密度是1.05×103 kg/m3,不计手环的质量和体积。求:(g取10 N/kg)
(1)研究员的体积;
(2)手环在水下5 m深处时,受到水的压强;
(3)气囊完全打开瞬间,研究员与气囊受到的总浮力。
9.(河北邢台月考)水平桌面上有一底面积为200 cm2的圆柱形容器,容器中装有水,现将一个体积为100 cm3不吸水的物块放入容器中,物块漂浮在水面上,浸入水中的体积为60 cm3,用力F缓慢向下压物块,使其完全浸入在水中(水未溢出),如图所示。求:(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)物块浮在水面上时受到的浮力;
(2)压力F的最小值;
(3)物块被下压前后,水对容器底的压强增加量。