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文檔簡介
1、專題22 浮力計(jì)算問題1.正確理解阿基米德原理:浸在液體中的物體受到向上的浮力、浮力的大小等于物體排開的液體受到的重力,這就是阿基米德原理,其數(shù)學(xué)表達(dá)式是:f浮=g排液=液gv排。(1)浮力的大小由液體密度液和排開液體的體積v排兩個(gè)因素決定。浮力大小與物體自身的重力、物體的體積、物體的密度及物體的形狀無關(guān)。浸沒在液體中的物體受到的浮力不隨深度的變化而改變。(2)阿基米德原理對浸沒或部分浸在液體中的物體都適用。(3)當(dāng)物體浸沒在液體中時(shí),v排=v物,當(dāng)物體部分浸在液體中時(shí),v排<v物,(v物=v排+v露)。 液體密度液一定時(shí),v排越大,浮力也越大。(4)阿基米德原理也適用于氣體,其計(jì)算公式
2、是:f浮=氣gv排。2.如何判斷物體的浮沉:判斷物體浮沉的方法有兩種:(1)受力比較法:浸沒在液體中的物體受到重力和浮力的作用。f浮>g物,物體上浮;f浮<g物,物體下?。籪浮=g物,物體懸浮;(2)密度比較法:浸沒在液體中的物體,只要比較物體的密度物和液體的密度液的大小,就可以判斷物體的浮沉。 液>物,物體上?。灰?lt;物,物體下??; 液=物,物體懸浮。質(zhì)量分布不均勻的物體,如空心球,求出物體的平均密度,也可以用比較密度的方法來判斷物體的浮沉。3.正確理解漂浮條件:漂浮問題是浮力問題的重要組成部分,解決浮力問題的關(guān)鍵是理解物體的漂浮條件f浮=g物。(1)因?yàn)閒浮=液gv排
3、,g物=物gv物,又因?yàn)閒浮=g物(漂浮條件)所以,液gv排=物gv物,由物體漂浮時(shí)v排<v物可得液>物,即物體的密度小于液體密度時(shí),物體將浮在液面上。此時(shí),v物=v排+v露。(2)根據(jù)漂浮條件f浮=g物,得:液gv排=物gv物,v排=物v物/液同一物體在不同液體中漂浮時(shí),物、v物不變;物體排開液體的體積v排與液體的密度液成反比。液越大,v排反而越小。4.計(jì)算浮力的一般方法:(1)根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因f浮=f向上f向下,一般用于已知物體在液體中的深度,且形狀規(guī)則的物體。(2)據(jù)阿基米德原理:f浮=g排液=液gv排,這公式對任何受到浮力的物體都適用。計(jì)算時(shí)已知液和v排(3)根據(jù)力的平衡
4、原理:將掛在彈簧秤下的物體浸在液體中,靜止時(shí),物體受到重力,浮力和豎直向上的拉力。這三個(gè)力平衡:即f浮=g物f拉(4)根據(jù)漂浮、懸浮條件:f浮=g物,這個(gè)公式只適用于計(jì)算漂浮或懸浮物體的浮力。5.計(jì)算浮力問題的基本思路(1)仔細(xì)審題,注意抓住隱含條件的關(guān)鍵詞,如浸入、浸沒、裝滿、未裝滿、溢出、未溢出、漂浮、懸浮、上浮、下沉等。(2)分析研究對象的受力情況,畫出力的示意圖,在圖中標(biāo)出已知力的符號(hào)、量值和未知力的符號(hào)。(3)在受力分析的基礎(chǔ)上,列出關(guān)系式,比如物體在液體中漂浮或懸浮時(shí)f浮g物;用線吊在液體中時(shí):f浮gg示;被強(qiáng)制壓(按)入液體中時(shí),f浮gf(f為壓力或拉力),若有幾個(gè)物體連接在一起
5、,可以將它們視為一個(gè)整體進(jìn)行研究。(4)把阿基米德原理公式或密度、重力的計(jì)算公式代入關(guān)系式,代入已知量解出未知量,這種思維方式不僅對較難題適用,對解較容易的浮力題也適用?!纠}1】在如圖所示的甲圖中,石料在鋼繩拉力的作用下從水面上方以恒定的速度下降,直至全部沒入水中。圖乙是鋼繩拉力隨時(shí)間t變化的圖像。若不計(jì)水的摩擦力,則可算出該石料的密度為( )a石料的重為1400n b石料的重為500nc石料的密度為2.8×103kg/m3 d石料的密度為3.2×103kg/m3【答案】ac 【解析】本題需要用密度公示與阿基米德原理求解當(dāng)石塊沒有浸入水中時(shí),拉力等于重力,即:f=g=14
6、00n,故a正確;根據(jù)g=mg得到石料的質(zhì)量:m=g/g=1400n/10n/kg=140 kg當(dāng)石塊全浸入后,拉力等于重力減去浮力,f浮=g- f1=1400n-900n=500n根據(jù)阿基米德原理,f浮=水gv排得v排=f浮/水g= 500n/1.0×103kg/m3×10n/kg=5×10-2m3因?yàn)槭贤耆],v石=v排=5×10-2m3據(jù)=m/v可知,石料的密度據(jù)=140 kg/5×10-2m3=2.8×103kg/m3,故c正確【例題2】如圖所示,a、b 是兩種物質(zhì)質(zhì)量與體積的關(guān)系圖像,分別用 a、b 兩種物質(zhì)制成體積相等
7、的甲、乙兩實(shí)心物體,浸沒在水中。松手穩(wěn)定后 ( ) a.乙漂浮,乙受到的浮力小 b.甲漂浮,甲受到的浮力大c.乙下沉,甲受到的浮力大 d.甲下沉,乙受到的浮力大【答案】a 【解析】根據(jù)密度公式并結(jié)合圖像可知a=m/v=3.0g/2.0 cm3=1.5 g/cm3b=1.5g/3.0 cm3=0.5 g/cm3我們知道水=1.0g/cm3當(dāng)用這兩種材料制成甲、乙兩實(shí)心物體投入水中后,因a水,所以甲物體將下沉;因b水,則乙物體靜止時(shí)將漂浮在水面上由于乙進(jìn)入水中的體積較甲的小,由阿基米德原理f浮=水gv排可知,乙受到的浮力較小可見a正確?!纠}3】如圖所示,乒乓球從水里上浮直至漂浮在水面上,乒乓球在
8、a位置時(shí)受到的浮力為fa,水對杯底壓強(qiáng)為pa;在b位置時(shí)受到的浮力為fb,水對杯底壓強(qiáng)為pb,則它們的大小關(guān)系是fa fb,pa pb,已知乒乓球的質(zhì)量為2.7g,當(dāng)它漂浮在水面時(shí),排開水的體積為 cm3【答案】;2.7【解析】(1)由圖可知:乒乓球在a位置時(shí)是浸沒,v排a=v球,在b位置時(shí)是漂浮,v排bv球,v排av排b,由f浮=gv排可知:fafb(2)由于乒乓球從水里上浮直至漂浮在水面上,排開水的體積減小,水面下降,則hahb,根據(jù)p=gh可知:papb(3)乒乓球漂浮在水面上,f浮=g球=m球g,由f浮=水gv排知:水gv排=m球g,排= g球=/水=2.7cm3【例題4】如圖所示,用
9、滑輪組提升水中的物體a,若物體的質(zhì)量為140kg,體積為60dm3,滑輪組的機(jī)械效率為80%,取g=10n/kg,不計(jì)繩重及輪與軸的摩擦,求(1)物體a在水中被勻速提升時(shí),拉力f是多大?(2)如果動(dòng)滑輪掛鉤用鋼絲繩與物體a相連,而連接滑輪組的繩子所能承受的最大拉力為350n,當(dāng)物體露出水的體積多大時(shí)繩子會(huì)斷?【答案】見解析?!窘馕觥浚?)物體a在水中受到的浮力f浮水gv排600n g=mg=1400n動(dòng)滑輪上有四股繩子,提升時(shí),繩子自由端移動(dòng)距離是重物上升高度的4倍,即s=4h,因此在水中勻速提升時(shí)的機(jī)械效率解之250n(2)設(shè)動(dòng)滑輪重為g0,由勻速上升的力的平衡條件有f(g0gf?。?n得g
10、04ff浮g200n當(dāng)繩中拉力達(dá)最大值fm=350n時(shí),設(shè)物體部分露出水面后浮力變?yōu)閒浮,同理fm=(g0+gf浮)/n得f浮 g0g4fm200n由于所以露出水面的體積為40dm3一、選擇題1.在彈簧測力計(jì)下懸掛一個(gè)實(shí)心小球,彈簧測力計(jì)的示數(shù)是8n把實(shí)心小球浸沒在密度為0.8×103kg/m3的油中,彈簧測力計(jì)的示數(shù)是6n,說法正確的是( )a小球受到的浮力是2n b小球的質(zhì)量是0.8kgc小球的體積是2.5×10-4m3 d小球的密度是3.2×103g/cm3【答案】abc【解析】本題用稱量法結(jié)合阿基米德原理求解。解題過程中涉及到密度公式,重力與質(zhì)量關(guān)系數(shù)學(xué)表
11、達(dá)式。是一道很好的考查浮力計(jì)算的題。a小球受浮力為:f浮=g-f=8n-6n=2n;故a正確;b根據(jù)g=mg,質(zhì)量m=g/g=0.8kg;故b正確;c根據(jù)f浮=g排=液gv排得:小球體積v=v排= f浮/液g=2.5×10-4m3;故c正確;d小球的密度為:=m/v=3200kg/m3=3.2g/cm3;故d錯(cuò)誤2.把一實(shí)心金屬塊浸在盛滿酒精的杯中靜止后,溢出酒精8g(酒精0.8×103kg/m3),若把這一金屬塊浸在盛滿水的杯子中靜止后,從杯中溢出水的質(zhì)量是 ( )a15g b12.5g c10g d8g【答案】c【解析】金屬酒精,金屬水 金屬塊在酒精和水中均下沉,完全浸
12、沒v金屬v2v1 由m18g得v1m1/酒精10cm3金屬塊在水中:v2v金屬塊10c m3 m2水v21g/cm3×10cm310g3.如圖所示,水平地面上放有上下兩部分均為柱形的薄壁容器,兩部分的橫截面積(分別為s1、s2質(zhì)量為m的木球通過細(xì)線與容器底部相連,細(xì)線受到的拉力為t,此時(shí)容器中水深為h(水的密度為0)。下列說法正確的是()a木球的密度為0b木球的密度為0c剪斷細(xì)線,待木球靜止后水對容器底的壓力變化量為td剪斷細(xì)線,待木球靜止后水對容器底的壓力變化量為t【答案】ad【解析】(1)木球浸沒時(shí),其受到豎直向上的浮力、豎直向下的重力和繩子的拉力,由于木球處于靜止?fàn)顟B(tài),受力平衡
13、,根據(jù)力的平衡條件可得:f浮=g+t=mg+t,木球浸沒時(shí),v排=v木,則根據(jù)阿基米德原理f浮=液gv排可得:0gv排=mg+t,由=可得木球的體積:v木=,所以,0g×=mg+t,解得木=0;故a正確,b錯(cuò)誤;(2)剪斷細(xì)線,木塊漂浮,f浮=g=mg,則待木球靜止后浮力變化量為:f浮=f浮f浮=mg+tmg=t,根據(jù)阿基米德原理f浮=液gv排可得水面下降的高度(容器上部的水面下降):h=,則由p=可得,水對容器底的壓力變化量:f=ps2=0ghs2=0g×s2=t,故c錯(cuò)誤,d正確。4.如圖甲所示的圓柱形容器中裝有適量的某種液體,現(xiàn)將密度為0.6×103kg/m
14、3的正方體木塊a放人容器中,木塊靜止時(shí)露出液面的體積與浸人液體的體積之比為1:3;在木塊上表面輕放一個(gè)物塊b(va=2vb),a的上表面剛好與液面相平,如圖乙所示。若將物塊b單獨(dú)放人此液體中,它靜止時(shí)將()a懸浮 b漂浮 c沉底 d無法判斷【答案】b【解析】甲圖中,木塊a在液體中漂浮,木塊靜止時(shí)露出液面的體積與浸入液體的體積之比為1:3,則v排=va,漂浮時(shí)浮力等于重力,所以液gv排=木gva,即:液g×va=木gva,則液體的密度:液=木=×0.6×103kg/m3=0.8×103kg/m3;在木塊上表面輕放一個(gè)物塊b(va=2vb,則vb=va),a
15、的上表面剛好與液面相平,如圖乙所示,因?yàn)檎w漂浮,所以浮力等于總重力,即:液gva=木gva+bgvb,液gva=木gva+bg×va,化簡可得:液=木+b,b的密度:b=2(液木)=2(0.8×103kg/m30.6×103kg/m3)=0.4×103kg/m3液,故若將物塊b單獨(dú)放入此液體中,它靜止時(shí)將漂浮。5.如圖中,重為5n的木塊a,在水中處于靜止?fàn)顟B(tài),此時(shí)繩子的拉力為3n,若繩子突然斷了,木塊a在沒有露出水面之前,其所受浮力與重力之差為 ()a5 nb3n c2n d8n【答案】b【解析】第一步根據(jù)木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)受到平衡力作用。也就是木塊受
16、到向上的力之和等于木塊受到向下的力之和??梢郧蟪龈×?。然后繩子突然斷了,木塊a在沒有露出水面之前浮力不變,重力已知。所以結(jié)論容易求出。本題關(guān)鍵對平衡力的理解要搞清楚。繩子未斷時(shí),a物體受3個(gè)力:重力ga,拉力f,浮力f浮3個(gè)力關(guān)系為:gaff浮,求得f浮5n3n8n繩子剪斷后,物體只受重力和浮力,且浮力大于重力,物體上浮,浮力大小仍等于8n其所受浮力與重力之差為f浮g8n5n3n6.將一密度均勻的正方體輕輕放入盛滿濃鹽水的大燒杯中,靜止后有72g濃鹽水溢出;若將該物體輕輕放入盛滿煤油的大燒杯中,靜止后有64g煤油溢出(濃鹽水密度為1.2×103kg/m3,煤油密度為0.8×
17、103kg/m3、水銀密度為13.6×103kg/m3),則()a該物體前后兩次所受浮力之比為9:8b該物體前后兩次排開液體體積之比為4:3c該物體的密度為0.9×103kg/m3d將該物體分別浸沒在水銀和純水中,則除重力和浮力外還需施加第三個(gè)力方能靜止,靜止時(shí)這個(gè)物體在這兩種液體中受到的第三個(gè)力分別是f1和f2,則f1和f2大小之比為12:7【答案】ac【解析】(1)由已知排開濃鹽水和煤油的質(zhì)量不同,故在液體中不能都漂浮或懸浮,也不能一個(gè)漂浮一個(gè)懸浮,只能一個(gè)在濃鹽水中漂浮,在煤油中下沉,根據(jù)阿基米德原理和浮沉條件可求;由浮力之比根據(jù)阿基米德原理可求v排之比;(2)物體在
18、濃鹽水中漂浮,根據(jù)阿基米德原理可得物體的質(zhì)量,再根據(jù)=可求密度;(3)物體在水銀和水中都處于漂浮狀態(tài),受力分析,f浮=g+f壓,據(jù)此可求a由阿基米德原理,f浮=g排,該物體前后兩次所受浮力之比為:f1:f2=m排1g:m排2g=72g:64g=9:8,故a正確;b由已知排開濃鹽水和煤油的質(zhì)量不同,受到的浮力不同,故在液體中不能都漂浮或懸浮,也不能一種漂浮一種懸浮,只能一種在濃鹽水中漂浮,在煤油中下沉,根據(jù)阿基米德原理:v物=v排油=80cm3;物體在濃鹽水中排開的體積:v排鹽水=60cm3;該物體前后兩次排開液體體積之比:v排鹽水:v排油=60cm3:80cm3=3:4,故b錯(cuò)誤;c由b的分析
19、可知,物體應(yīng)在濃鹽水中漂浮,由阿基米德原理,f浮=g排=g,m排g=mg,m=m排=72g,由=可得,=90cm3=0.9×103kg/m3,故c正確;d已知物體的密度為0.9×103kg/m3,物體在水銀和水中都處于漂浮狀態(tài),受力分析,f浮=g+f壓,v排=v物,則物體在水銀中收到的壓力:f1=f壓水銀=f浮水銀g=f浮水銀mg=水銀gv排mg=13.6×103kg/m3×10n/kg×80×106m30.072kg×10n/kg=10.88n0.72n=10.16n;物體在水銀中收到的壓力:f2=f壓水=f浮水g=f浮水
20、mg=水gv排mg=1×103kg/m3×10n/kg×80×106m30.072kg×10n/kg=0.8n0.72n=0.08n,則f1和f2大小之比為:f1:f2=10.16n:0.08n=136:1,故d錯(cuò)誤二、填空題7.將一個(gè)新鮮的雞蛋分別浸入水和濃鹽水中,靜止后如圖所示,則雞蛋在兩液體中的浮力關(guān)系是f甲 _f乙,若雞蛋的質(zhì)量為50g,則雞蛋在乙杯鹽水中所受到的浮力為 _n【答案】;0.5【解析】本題考查阿基米德原理的應(yīng)用,關(guān)鍵會(huì)根據(jù)圖示比較雞蛋排開液體的大小關(guān)系以及雞蛋在液體中的狀態(tài),明確物體懸浮時(shí),浮力等于重力根據(jù)圖示可知,雞蛋在
21、水和濃鹽水中排開液體的體積相同,根據(jù)阿基米德原理雞蛋受到浮力的關(guān)系;根據(jù)圖示可知,雞蛋在濃鹽水中懸浮,懸浮時(shí),浮力等于重力,根據(jù)g=mg即可求出浮力的大小根據(jù)圖示可知,雞蛋在水和濃鹽水中排開液體的體積相同;因?yàn)樗拿芏刃∮跐恹}水的密度,因此由f浮=液gv排可得,雞蛋在濃鹽水中受到的浮力較大,故f甲f乙;又因?yàn)殡u蛋在濃鹽水中處于懸浮狀態(tài),因此雞蛋受到的浮力等于重力,即f浮=g=mg=0.05kg×10n/kg=0.5n8.一鐵塊掛在彈簧秤下,靜止時(shí),彈簧秤的示數(shù)為15.484n,當(dāng)鐵塊全部浸沒在水中靜止后,彈簧秤的示數(shù)為13.524n,鐵塊在水中受到的浮力是_n,鐵塊的體積是_m3,鐵
22、塊的密度是_kg/m3。若把該鐵塊全部浸沒在煤油中,鐵塊受到的浮力是_n?!敬鸢浮?.96,1.96×10-4,7.9×103,1.568.【解析】(1)把物體掛在彈簧測力計(jì)上,記下其在空氣中彈簧測力計(jì)的示數(shù)f1=g=15.484n,再把物體浸入液體,記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)f2=13.524n。則物體在液體水中受到的浮力f浮=f1-f2=g-f2;(2)根據(jù)阿基米德原理f浮=液gv排求出的物體排開液體的體積v排=f浮/液g就等于鐵塊的體積;(3)g=mg求出鐵塊質(zhì)量m。根據(jù)密度公式=m/v求出鐵塊密度;(4)鐵塊全部浸沒在煤油中,鐵塊受到的浮力f浮=油gv排,這里煤油的密度油
23、=0.8g/cm3v排等于鐵塊的體積,為已知條件,所以在煤油中受到浮力可求。9.將質(zhì)量為3kg的木塊放在盛有水的容器中,木塊漂浮時(shí)有2/5的體積露出水面,則木塊的密度為g/cm3,木塊的體積為 cm3【答案】0.6;5000。【解析】物體的浮沉條件及其應(yīng)用。已知水的密度和木塊浸入水中、露出液面體積占總體的比例,根據(jù)漂浮時(shí),浮力等于重力求出木塊的密度,而后據(jù)木塊的質(zhì)量和木塊密度,計(jì)算出木塊的體積(1)因?yàn)槟緣K漂浮,f浮=g,因?yàn)閒浮=液gv排,g=mg=gv,所以水g3v/5=木gv,木=3水/5=0.6×103kg/m3=0.6g/cm3;(2)據(jù)=可知,木塊的體積是:v=m/=30
24、00 g /0.6g/cm3=5000cm310我國首艘國產(chǎn)航母的長度315m,寬度75m,吃水約10.5m,2018年5月13日離港海試。航母靜止在海面上時(shí)所受海水的浮力(選填“大于”“小于”或“等于”)重力,其水下部分距海面深9m處承受海水產(chǎn)生的壓強(qiáng)為 pa(海水=1.03×103kg/m3,g取10n/kg)【答案】等于;9.27×104?!窘馕觥扛鶕?jù)物體浮沉條件可知,航母靜止在海面上時(shí)(漂?。?,其受到的浮力等于它受到的重力;距海面深9m處承受海水產(chǎn)生的壓強(qiáng):p=gh=1.03×103kg/m3×10n/kg×9m=9.27×1
25、04pa。三、綜合計(jì)算題11.把體積為500cm3、重為4n的小球a放入盛水的容器中,球a靜止時(shí)水深40cm求:(1)容器底受到水的壓強(qiáng)p是多少?(2)小球a的密度a是多少?(3)小球a受到的浮力f浮是多少?(4)若取出a球,把另一個(gè)體積為600cm3、重為4.8n的木球b用細(xì)線系于容器底(如圖所示),則細(xì)線受到的拉力f是多少?【答案】(1)4×103pa;(2)0.8×103kg/m3;(3)4n;(4)1.2n【解析】(1)容器底受到水的壓強(qiáng):p=水gh=1.0×103kg/m3×10n/kg×0.4m=4×103pa;(2)小球
26、a的質(zhì)量:ma=0.4kg,小球a的密度:a=0.8×103kg/m3;(3)因?yàn)閍水,所以小球a將上浮最終漂浮在水面上,球a靜止時(shí),其受到的浮力:f浮=ga=4n;(4)木球b浸沒在水中,則v排=vb=600cm3=600×106m3,木球b所受浮力:f浮b=水gv排=1.0×103kg/m3×10n/kg×600×106m3=6n,木球b受向下的重力、向下的拉力和向上的浮力,根據(jù)力的平衡條件可得:gb+f拉=f浮b,則拉力:f拉=f浮bgb=6n4.8n=1.2n12.如圖所示的木塊浸沒在水中,細(xì)線對木塊的拉力是2n剪斷細(xì)線,待木
27、塊靜止后,將木塊露出水面的部分切去,再在剩余的木塊上加1n向下的壓力時(shí),木塊有20cm3的體積露出水面求木塊的密度(g取10n/kg) 【答案】木塊密度為0.6×103kg/m3【解析】分別對木塊所處的幾種狀態(tài)作出受力分析如圖(a)(b)(c)(a) (b) (c)圖(a)中,木塊受拉力f1,重力和浮力圖(b)中,細(xì)線剪斷,木塊處于漂浮狀態(tài),設(shè)排開水的體積為v排 圖(c)中,將露出水面的部分切去后,木塊仍漂浮,這時(shí)再施加f21 n的壓力,仍有部分體積露出水面已知:f1=2n,f2=1n,v20cm32×105m3 求:水根據(jù)三個(gè)圖,木塊均靜止,分別列出受力平衡過程方程將公式
28、中各量展開,其中v排指圖(b)中排開水的體積代入數(shù)值事理,過程中用國際單位。水v木v 水v排木v(水v排木v排)水×2×105約去v排和v,求得:木0.6×103kg/m313.底面積為400cm2的圓柱形容器內(nèi)裝有適量的水,將其豎直放在水平桌面上,把邊長為10cm的正方體木塊a放入水后,再在木塊a的上方放一物體b,物體b恰好沒入水中,如圖(a)所示已知物體b的密度為6×103kg/m3質(zhì)量為0.6kg(取g10n/kg)(a)(b)求:(1)木塊a的密度(2)若將b放入水中,如圖(b)所示,求水對容器底部壓強(qiáng)的變化已知:s400cm20.04m2,a邊
29、長a10cm0.1m,b6×103kg/m2,mb0.6kg求:(1)pa;(2)p【答案】a物體密度為0.5×103kg/m3液體對容器底壓強(qiáng)減少了125pa【解析】(1)vb0.1×103m3圖(a)a、b共同懸?。篺浮af浮bgagb公式展開:水g(vavb)水gvambg其中va(0.1m)31×103m3a代入數(shù)據(jù):a0.5×103kg/m3(2)b放入水中后,a漂浮,有一部分體積露出水面,造成液面下降a漂?。篺浮aga水gva排agvava排0.5×103m3液面下降h0.0125m液面下降p水gh1.0×103
30、kg/m3×10n/kg×0.0125m125pa14.如圖所示,將邊長為10cm的正方形物塊,放盛有水的水槽內(nèi),物塊靜止時(shí),其下表面距水面6cm求:(1)物塊受到水的浮力大??;(2)取出物塊,把一冰塊放入水中,冰塊也漂浮在水面上,待冰塊全部熔化后,水面高會(huì)發(fā)生怎樣的變化?說明理由【答案】(1)物塊受到水的浮力為6n;(2)冰塊全部熔化后,水面高度不會(huì)發(fā)生變化;冰熔化為水的體積等于冰排開水的體積【解析】(1)物塊靜止時(shí),其下表面距水面6cm,說明物體沒有全部浸入水中,漂浮在水面上,根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知,物體受的浮力等于物體下表面受到的壓力下表面受的壓強(qiáng)p=gh=1
31、5;103kg/m3×10n/kg×0.06m=600pa,物體底面積s=10cm×10cm=100cm2=0.01m2,物體受的浮力f浮=f=ps=600pa×0.01m2=6n;(2)冰漂浮于水面上,有f浮=水gv排=g冰,又冰熔化成水后,其質(zhì)量不變,重力不變,g水=水gv水=g冰,由可得:水gv排=水gv水,v排=v水,即:冰熔化為水的體積等于冰排開水的體積冰塊全部熔化后,水面高度不會(huì)發(fā)生變化15.如圖所示,將一個(gè)體積為1.0×10-3m3、重6n的木球用細(xì)線系在底面積為400cm2的圓柱形容器的底部當(dāng)容器中倒入足夠的水使木塊被浸沒時(shí),求
32、:(水=1×103 kg/m3,g=10n/kg)(1)木塊浸沒在水中受到的浮力;(2)細(xì)線對木球的拉力;(3)剪斷細(xì)線后,木塊處于靜止時(shí),木塊露出水面的體積多大;(4)木塊露出水面處于靜止后,容器底部所受水的壓強(qiáng)減小了多少【答案】(1)木塊浸沒在水中受到的浮力10n;(2)細(xì)線對木球的拉力是4n;(3)剪斷細(xì)線后,木塊處于靜止時(shí),木塊露出水面的體積為4×10-4m3(4)木塊露出水面處于靜止后,容器底部所受水的壓強(qiáng)減小了100pa【解析】(1)木塊浸沒在水中時(shí)受到的浮力:f浮=水gv排=1.0×103kg/m3×10n/kg×1.0
33、×10-3m3=10n;(2)f拉= f浮-g=10n-6n=4n(3)因?yàn)槟緣K浸沒在水中時(shí)的浮力大于木塊的重力,所以剪斷細(xì)線后,木塊會(huì)上浮直至漂浮在水面上,由于漂浮,所以f浮=g=6n,由f浮=水gv排得:v排=6×10-4m3則v露=v-v排=1.0×10-3m3-6×10-4m3=4×10-4m3;(4)木塊露出水面處于靜止后,水面下降的高度:h=0.01m則容器底部所受水的壓強(qiáng)減小了:p=液gh=1.0×103×10×0.01=100pa16.有一體積為400cm3木塊漂浮在水面上,已知露出水面的體積為總體
34、積的,求:(g取10n/kg)(1)此木塊所受浮力大小為多少?(2)此木塊的重力是多少?(3)此木塊的密度多大?【答案】(1)木塊所受浮力大小為0.8n;(2)木塊受到的重力是0.8n;(3)木塊的密度0.2×103kg/m3【解析】(1)由題知,木塊排開水的體積:v排=v木=×400×10-6m3=8×10-5m3,木塊受到的水的浮力:f浮=水gv排=1×103kg/m3×10n/kg×8×10-5m3=0.8n;(2)木塊漂浮在水面上木塊受到的重力:g=f浮=0.8n;(3)木塊的密度:木=0.2×103kg/m317.將一邊長是10cm的實(shí)心立方體木塊輕輕地放入盛滿水的大燒杯內(nèi)待木塊靜止時(shí),從杯中溢出600g,如圖所示:求:(1)木塊受到的浮力;(2)木塊的密度;(3)木塊下表面受到的水的壓強(qiáng)(g取10n/kg)【答案】(1)木塊受到的浮力為6n;(2)木塊的密度為0.6×103kg/m3;(3)木塊下表面受到的水的壓強(qiáng)為600pa【解析】(1)木塊受到的浮力:f浮=g排=m排g=0.6
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