2024四川中考物理二輪重點專題研究 微專題 注水、排水模型浮力相關(guān)計算（課件）

注水、排水模型浮力相關(guān)計算微專題微技能突破1微技能1注水模型微技能2排水模型四川近年真題及拓展2注水情景分析圖：以物體為研究對象方法指導微技能突破注：排水過程為注水過程的逆過程，從5→4→3→2→1算即可微技能1注水模型例1(2022綿陽36題)如圖所示，邊長為L1＝1m的薄壁正方體容器A放置在水平地面上，頂部有小孔C與空氣相通，邊長為L2＝0.2m的正方體木塊B靜止在容器A底面．通過細管D緩慢向容器A內(nèi)注水，直到注滿容器A，木塊B上浮過程中上下表面始終水平，木塊B與容器A底面和頂部都不會緊密接觸．已知水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，木塊的密度ρ木＝0.5×103kg/m3，g取10N/kg.求：(1)注水前，木塊B對容器A底面的壓強；(2)木塊B對容器A底面壓力剛好為零時，容器A內(nèi)水的深度；(3)水注滿容器后，容器A頂部對木塊B的壓力大小；(4)整個過程中，浮力對木塊所做的功．解：(1)木塊B的體積V木＝L23＝(0.2m)3＝0.008m3木塊對容器的壓力F＝G木＝m木g＝ρ木V木g＝0.5×103kg/m3×0.008m3×10N/kg＝40N木塊B對容器A底面的壓強(2)由題意可知，木塊下表面受到水產(chǎn)生的向上的浮力大小等于木塊的重力時，木塊對容器的壓力為零，即ρ水ghS＝G木，容器A內(nèi)水的深度(3)注滿水后，木塊全部浸沒在水中，此時受到的浮力F浮′＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.008m3＝80N容器A頂部對木塊B的壓力大小F壓＝F浮′－G木＝80N－40N＝40N(4)浮力對木塊所做的功W＝F浮h′＝G木h′＝40N×(1m－0.2m)＝32J微技能2排水模型例2

(2023自貢33題改編)如圖甲所示，有一體積、質(zhì)量忽略不計的彈簧，其兩端分別固定在容器底部和正方體形狀的物體上．已知物體的邊長為10cm.彈簧沒有發(fā)生形變時的長度為10cm，彈簧受到拉力作用后，伸長的長度ΔL與拉力F的關(guān)系如圖乙所示．向容器中加水，直到物體上表面與液面相平，此時水深24cm.(ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)求：(1)請畫出此時物體的受力分析(物體用·表示)．(2)物體受到的水的浮力；一題多設(shè)問(3)物體受到的重力；(4)物體的密度；(5)打開出水口，緩慢放水，當彈簧處于沒有發(fā)生形變的自然狀態(tài)時，關(guān)閉出水口．試求：①物體此時受到的浮力；②求放水前后水對容器底部壓強的變化量；③若容器的底面積為400cm2，則放水前后水對容器底部壓力的變化量.解：(1)物體在水中受到浮力、彈簧拉力以及重力三個力F浮F拉G(2)物體剛好浸沒在水中，則有V排＝V物＝(0.1m)3＝1×10－3m3物體所受到水的浮力F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10－3m3＝10N(3)由題意可知，當物體上表面與液面齊平時，物體上表面距容器底的距離h＝24cm，彈簧的原長l彈簧＝10cm，物體邊長a＝10cm，則彈簧伸長的長度ΔL＝24cm－10cm－10cm＝4cm，由圖乙可知，此時彈簧對物體的拉力F拉＝4N由平衡條件得，物體的重力G物＝F?。璅拉＝10N－4N＝6N(4)物體的密度(5)①當彈簧處于沒有發(fā)生形變的狀態(tài)時，L彈簧＝10cm，此時物體受到的浮力F浮′＝G物＝6N②由阿基米德原理可得，物體排開水的體積物體浸入水中的深度此時水的深度h′＝L彈簧＋h浸＝0.1m＋0.06m＝0.16m放水前后水對容器底部壓強的變化量Δp＝p－p′＝ρ水g(h－h(huán)′)＝1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.24m－0.16m)＝800Pa③放水前后水對容器底部壓力的變化量為ΔF＝ΔpS＝800Pa×400×10－4m2＝32N四川近年真題及拓展1.(2023綿陽37題12分)小文同學借助力傳感開關(guān)為自家太陽能熱水器設(shè)計向水箱注水的自動控制簡易裝置．裝置示意圖如圖所示，太陽能熱水器水箱儲水空間是底面積0.4m2，高0.6m的長方體．考慮既充分利用太陽能又節(jié)約用水．小文設(shè)計水箱儲水量最少不少于0.04m3，最大不超過0.16m3(圖中未標注最大和最少水位)．力傳感開關(guān)通過細繩在水箱內(nèi)懸掛一根細長的圓柱形控制棒，并根據(jù)受到的細繩拉力大小打開水泵開關(guān)向水箱注水，或者斷開水泵開關(guān)停止向水箱注水，水泵開關(guān)狀態(tài)與細繩拉力大小的關(guān)系如下表所示．已知控制棒重G＝18N，密度ρ＝1.5×103kg/m3.不計細繩質(zhì)量與體積,計算儲水量時控制棒排水體積忽略不計，水的密度ρ0＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg.小文完成設(shè)計和安裝，自動控制簡易裝置按照設(shè)計正常工作．求：(1)水箱底受到水的最大壓強；(2)控制棒排開水的最小體積；(3)控制棒的長度。細繩拉力FF≥16N16N>F>8N

F≤8N開關(guān)狀態(tài)

打開減小過程中

增大過程中打開

斷開

斷開解：(1)水箱中水的最大深度水箱底部受到的最大壓強為p＝ρ0gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m＝4×103Pa(2)當水箱儲水量為0.04m3時，此時控制棒排開水的體積最小，F(xiàn)1＝16N，F(xiàn)浮1＝G－F1＝18N－16N＝2N控制棒排開水的最小體積為(3)當水箱儲水量為0.16m3時，此時控制棒排開水的體積最大，F(xiàn)2＝8N，F(xiàn)浮2＝G－F2＝18N－8N＝10N水箱儲水量最大時和最小時的高度差為控制棒受到的浮力差為ΔF浮＝F浮2－F浮1＝10N－2N＝8N控制棒排開水的體積差控制棒的底面積為控制棒的長度2.(2021瀘州39題10分)智能制造是第四次工業(yè)革命的核心技術(shù)，下圖所示是為圓柱體涂抹防護油的智能裝置．其外殼是敞口的長方體容器，距容器底面h0處固定一支撐板C，C的中心有一小圓孔，圓柱體放在支撐板C的正中央．長方體的左下角有注油口，防護油能夠勻速注入長方體容器內(nèi)部，當油的深度為0.175m時，圓柱體剛好浮起離開支撐板C.

隨著液面升高，圓柱體豎直上浮，當油面上升到壓力傳感器時，停止注油，此時撐桿的Р點對圓柱體有20N的豎直向下的壓力．已知h0＝0.1m，小圓孔面積S0＝8×10－3m2，圓柱體底面積S＝2×10－2m2，圓柱體重12N，支撐板C的厚度不計，g取10N/kg.求：其他地市真題展示(1)注油前，圓柱體對支撐板C的壓強；(2)圓柱體剛好浮起離開支撐板C時浸入油中的體積；(3)圓柱體的高度．解：(1)注油前，圓柱體對支撐板C的壓力F＝G＝12N支撐板C的受力面積S受＝S－S0＝2×10－2m2－8×10－3m2＝1.2×10－2m2注油前，圓柱體對支撐板C的壓強(2)圓柱體浸入油中的高度h浸＝0.175m－0.1m＝0.075m圓柱體浸入油中的體積V浸＝Sh浸＝2×10－2m2×0.075m＝