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文檔簡介
2.7壓強(qiáng)、浮力綜合計(jì)算題1.(2019·孝感)水平桌面上有一容器,底面積為100cm2,容器底有一個質(zhì)量為132g、體積120cm3的小球,如圖甲所示(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)(1)向容器中注入質(zhì)量為1.6kg的水時(shí),水深13cm,如圖乙所示,求水對容器底的壓強(qiáng);(2)再向容器中慢慢加入適量鹽并攪拌,直到小球懸浮為止,如圖丙所示,求此時(shí)鹽水的密度ρ1;(3)繼續(xù)向容器中加鹽并攪拌,某時(shí)刻小球靜止,將密度計(jì)放入鹽水中,測得鹽水的密度ρ2=1.2×103kg/m3,求小球浸入鹽水的體積?!敬鸢浮浚?)1300Pa;(2)ρ1=1.1g/cm3;(3)110cm3。【解析】(1)水對容器底的壓強(qiáng):p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.13m=1300Pa;(2)如圖丙所示,小球懸浮,則:此時(shí)鹽水的密度ρ1=ρ球=eq\f(m,V)=eq\f(132g,120cm3)=1.1g/cm3;(3)由于ρ2>ρ球,則小球在密度為ρ2的鹽水處于漂浮狀態(tài),則F?。紾=mg=0.132kg×10N/kg=1.32N;根據(jù)F?。溅阉甮V排可得:V排2=eq\f(F浮,ρ2g)=eq\f(1.32N,1.2×103kg/m3×10N/kg)=1.1×10﹣4m3=110cm3。2.(2019·自貢)如圖所示,在容器底部固定一輕質(zhì)彈簧,彈簧上端連有一邊長為0.1m的正方體物塊A,當(dāng)容器中水的深度為20cm時(shí),物塊A的EQ\F(3,5)體積露出水面,此時(shí)彈簧恰好處于自然伸長狀態(tài)(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg).求:(1)物塊A受到的浮力;(2)物塊A的密度;(3)往容器緩慢加水,至物塊A剛好浸沒水中,立即停止加水,彈簧伸長了3cm,此時(shí)彈簧對木塊A的作用力F?!敬鸢浮浚?)4N(2)0.4×103kg/m3(3)6N【解析】(1)物塊A體積為V=(0.1m)3=0.001m3,則V排=V-V露=V-EQ\F(3,5)V=EQ\F(2,5)V=EQ\F(2,5)×0.001m3=4×10﹣4m3,受到的浮力:F?。溅阉甮V排=1×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣4m3=4N;(2)彈簧恰好處于自然狀態(tài)時(shí)沒有發(fā)生形變F浮=G,ρ水gV排=ρ物gV,ρ物=EQ\F(V排,V)ρ水=EQ\F(2,5)×1×103kg/m3=0.4×103kg/m3;(3)物塊A剛好完全浸沒水中,彈簧的彈力:F=F?。璆=ρ水gV-ρ物gV=1×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3-0.4×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3=6N3.(2019·宜賓)如圖甲所示,用鋼絲繩將一個實(shí)心圓柱形混凝土構(gòu)件從河里以0.05m/s的速度豎直向上勻速提起,圖乙是鋼絲繩的拉力F隨時(shí)間t變化的圖像,整個提起過程用時(shí)100s,已知河水密度為1.0×l03kg/m3,混凝土的密度為2.8×l03kg/m3,鋼鐵的密度為7.9×l03kg/m3,g取10N/kg,不計(jì)河水的阻力,求:(1)0~60s內(nèi)混凝土構(gòu)件在河水里上升的髙度;(2)開始提起(t=0)時(shí)混凝土構(gòu)件上表面受到水的壓強(qiáng)(不計(jì)大氣壓);(3)0~60s內(nèi)鋼絲繩拉力所做的功;(4)通過計(jì)算說明,此構(gòu)件的組成是純混凝土,還是混凝土中帶有鋼鐵骨架?【答案】(1)3m;(2)3×104Pa;(3)2475J;(4)此構(gòu)件是混凝土中帶有鋼泆骨架。【解析】(1)前60s上升高度h=s=vt=0.05m/s×60s=3m;(2)構(gòu)件上表面受到水的壓強(qiáng)p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa;(3)拉力F做的功W=F1s=825N×3m=2475J;(4)由圖知t=60s前拉力F1=825N,因構(gòu)件從河中勻速提起,此時(shí)有F浮+F1=G,t=80s后拉力F2=1200N,此時(shí)有F2=G,所以,F(xiàn)浮=F2﹣F1=1200N﹣825N=375N;由F?。溅裧V排得構(gòu)件的體積:V排=EQ\F(F浮,ρg)=EQ\F(375N,1×103kg/m3×10N/kg)=0.0375m3;因構(gòu)件完全浸沒,則V=V排=0.0375m3;又重力G=1200N,根據(jù)G=mg=ρVg可得:構(gòu)件的密度ρ件=EQ\F(G,Vg)=EQ\F(1200N,0.0375m3×10N/kg)=3.2×103kg/m3>2.8×103kg/m3所以此構(gòu)件是混凝土中帶有鋼泆骨架。4.(2019·萊蕪)如圖甲所示,將邊長都為10cm的正方體A和B用細(xì)線(質(zhì)量忽略不計(jì))連接在一起,放入水中,A和B恰好懸浮在水中某一位置,此時(shí)容器中水的深度為40cm,B下表面距容器底6cm。當(dāng)把細(xì)線輕輕剪斷后,物塊A上升,物塊B下沉,最后A漂浮在水面上靜止,且A露出水面的體積是它自身體積的EQ\F(2,5),B沉到容器底后靜止(物塊B與容器底不會緊密接觸),如圖乙所示。(A和B都不吸水,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:(1)甲圖中物塊B下表面受到水的壓強(qiáng);(2)物塊A的密度;(3)圖乙中物塊B對容器底部的壓強(qiáng);(4)物塊B從圖甲位置下落到圖乙位置的過程中重力對物塊B做的功?!敬鸢浮浚?)3.4×103Pa(2)ρA=0.6×103kg/m3(3)400Pa(4)0.84J【解析】(1)甲圖中物塊B下表面水的深度hB=h-h(huán)′=0.4m-0.06m=0.34m則B下表面受到水的壓強(qiáng)p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.34m=3.4×103Pa(2)乙圖中A物體漂浮在水面上,由題意得GA=F浮ρAgVA=EQ\F(3,5)ρ水gV解得:ρA=0.6×103kg/m3(3)VA=(10cm)3=1000cm3=1×10-3m3GA=ρAgVA=0.6×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=6N甲圖中對A、B受力分析,由平衡得GA+GB=F浮=2ρ水gVA6N+GB=2×1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3解得:GB=14N物塊B對容器底部的壓力F=GB-FB浮=GB-ρ水gVB=14N-1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=4N圖乙中物塊B對容器底部的壓強(qiáng)p′=EQ\F(F,S)=EQ\F(4N,0.01m2)=400Pa(4)物體B下落的高度是h物=0.06m重力對物體B做的功W=GBh物=14N×0.06m=0.84J5.(2019·安順)如圖所示,水平桌面上放置一圓柱形容器,其內(nèi)底面積為200cm2,容器側(cè)面稱近底部的位置有一個由閥門K控制的出水口,均勻物體A是邊長為10cm的正方體,用不可伸長的輕質(zhì)細(xì)線懸掛放入水中靜止,此時(shí)物體A有EQ\F(1,5)的體積露出水面,細(xì)線受到的拉力為12N,容器中水深為18cm。已知細(xì)線能承受的最大拉力為15N,打開閥門K,使水緩慢流出,當(dāng)細(xì)線斷裂時(shí)立即關(guān)閉閥門K,關(guān)閉閥門K時(shí)水流損失不計(jì),細(xì)線斷裂后物體A下落過程中不翻轉(zhuǎn),物體A不吸水。(1)從細(xì)線斷裂到物體A下落到容器底部的過程中,求重力對物體A所做的功。(2)物體A下落到容器底部穩(wěn)定后,求水對容器底部的壓強(qiáng)。(3)閱讀后解答:當(dāng)細(xì)線斷裂后,物體A所受重力與浮力將不平衡,物體A所受重力與浮力之差稱為物體A所受的合外力F(不計(jì)水對物體A的阻力),由牛頓第二定律可知:所受的合外力會使物體產(chǎn)生運(yùn)動的加速度a,并且合外力與加速度之間關(guān)系式為:F=ma(式中的F單位為N,a的單位為m/s2,m為物體的質(zhì)量,其單位為kg)通過閱讀以上材料,求物體A從全部浸沒于水面之下時(shí)至恰好沉到圓柱形容器底部的過程中加速度a的大小。【答案】(1)2J;(2)1.75×103Pa;(3)5m/s2。【解析】(1)正方體的體積:V=(0.1m)3=1×10﹣3m3,由于用細(xì)繩懸掛放入水中,有EQ\F(1,5)的體積露出水面,則V排=(1-EQ\F(1,5))V=EQ\F(4,5)×1×10﹣3m3=8×10﹣4m3,正方體受到的浮力:F?。溅阉甮V排=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N,此時(shí)正方體受到豎直向上的浮力和繩子的拉力、豎直向下的重力處于平衡狀態(tài),則物體A的重力:G=F+F?。?2N+8N=20N;物體A原來浸入水的深度:h=(1-EQ\F(1,5))×0.1m=0.08m,細(xì)線斷裂后,物體A下落的高度:h下落=0.18m-0.08m=0.1m,則重力對物體A所做的功:W=Gh下落=20N×0.1m=2J;(2)細(xì)線剛好斷裂時(shí),物體受到的浮力:F浮'=G-F'=20N-15N=5N,此時(shí)物體排開水的體積:V排′=EQ\F(F浮',ρ水g)=EQ\F(5N,1.0×103kg/m3×10N/kg)=5×10﹣4m3,則此時(shí)物體浸入水中的深度:h'═EQ\F(V排′,SA)=EQ\F(5×10﹣4m3,(0.1m)2)=0.05m,水下降的深度:△h下降=h-h(huán)'=0.08m-0.05m=0.03m,則細(xì)線剛好斷裂時(shí),露出水面的體積為:V露=V-V排′=1×10﹣3m3-5×10﹣4m3=5×10﹣4m3,細(xì)線斷裂后,物體A下落到容器底部穩(wěn)定后,液面上升的高度:△h上升=EQ\F(V露,S容)=EQ\F(5×10﹣4m3,200×10﹣4m2)=0.025m,物體A下落到容器底部穩(wěn)定后水深:h水=h-△h下降+△h上升=0.18m-0.03m+0.025m=0.175m,此時(shí)水對容器底部的壓強(qiáng):p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.175m=1.75×103Pa;(3)物體全部浸沒時(shí)受到的浮力:F浮″=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N,物體A從全部浸沒于水面之下時(shí)至恰好沉到圓柱形容器底部的過程中受到的合力:F合=G-F浮″=20N-10N=10N,物體A的質(zhì)量:m=EQ\F(G,g)=EQ\F(20N,10N/kg)=2kg,由牛頓第二定律可得,該過程中的加速度:a=EQ\F(F合,m)=EQ\F(10N,2kg)=5m/s2。6.(2019·福建)將平底薄壁直圓筒狀的空杯,放在飲料機(jī)的水平杯座上接飲料。杯座受到的壓力F隨杯中飲料的高度h變化的圖象如圖。飲料出口的橫截面積S1=0.8cm2,飲料流出的速度v=50cm/s,杯高H=10cm,杯底面積S2=30cm2,g取10N/kgo(1)裝滿飲料時(shí),杯底受到飲料的壓力為多大?(2)飲料的密度為多大?(3)設(shè)杯底與杯座的接觸面積也為S2,飲料持續(xù)流入空杯5s后關(guān)閉開關(guān),杯對杯座的壓強(qiáng)為多大?【答案】(1)3.6N;(2)1.2×103kg/m3;(3)1.1×103Pa?!窘馕觥浚?)由圖可知空杯對杯座的壓力:F0=0.9N;裝滿飲料時(shí),杯對杯座的壓力:F1=4.5N;因杯子為平底薄壁直圓筒狀,所以杯底受到飲料的壓力:F=F1-F0=4.5N-0.9N=3.6N。(2)飲料的質(zhì)量:m=EQ\F(G,g)=EQ\F(F,g)=EQ\F(3.6N,10N/kg)=0.36kg;杯中飲料的體積:V=S2H=30cm2×10cm=300cm3=3×10﹣4m3;則飲料的密度:ρ=EQ\F(m,V)=EQ\F(0.36kg,3×10﹣4m3)=1.2×103kg/m3;(3)飲料持續(xù)流入空杯5s,則流入杯中飲料的質(zhì)量:m1=ρS1vt=1.2×103kg/m3×0.8×10﹣4m2×0.5m/s×5s=0.24kg;此時(shí)飲料對杯底的壓力:F2=m1g=0.24kg×10N/kg=2.4N,此時(shí)杯對杯座的壓強(qiáng):p=EQ\F(F0+F2,S2)=EQ\F(0.9N+2.4N,30×10﹣4m2)=1.1×103Pa。7.(2019·遂寧)如圖甲,將一重為8N的物體A放在裝有適量水的杯中,物體A漂浮于水面,浸入水中的體積占總體積的EQ\F(4,5),此時(shí)水面到杯底的距離為20cm。如果將一小球B用體積和重力不計(jì)的細(xì)線系于A下方后,再輕輕放入該杯水中,靜止時(shí)A上表面與水面剛好相平,如圖乙。已知ρ=1.8×103g/m3,g=10N/kg。求:(1)在甲圖中杯壁上距杯底8cm處O點(diǎn)受到水的壓強(qiáng)。(2)甲圖中物體A受到的浮力。(3)物體A的密度。(4)小球B的體積。BAABAA20cm8cmO【答案】(1)O點(diǎn)的深度h=20cm-8cm=12cm=0.12m,則pO=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa。(2)因?yàn)锳漂浮在水中,所以F浮=GA=8N;(3)根據(jù)F浮=ρ水gV排得:V排=EQ\F(F浮,ρ水g)=EQ\F(8N,1.0×103kg/m3×10N/kg)=8×10-4m3;已知浸入水中的體積占總體積的EQ\F(4,5),則物體A的體積VA=EQ\F(5,4)V排=EQ\F(5,4)×8×10-4m3=1×10-3m3;根據(jù)G=mg=ρVg可得A的密度:ρA=EQ\F(GA,VAg)=EQ\F(8N,1.0×10-3m3×10N/kg)=0.8×103kg/m3;(4)圖乙中A、B共同懸?。簞tF浮A+F浮B=GA+GB根據(jù)F浮=ρ水gV排和G=mg=ρVg可得:ρ水g(VA+VB)=GA+ρBgVB,所以,VB=EQ\F(ρ水gVA-GA,(ρB-ρ水)g)=EQ\F(1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3-8N,(1.8×103kg/m3-1.0×103kg/m3)×10N/kg)=2.5×10-4m3?!窘馕觥浚?)根據(jù)圖求出O點(diǎn)的深度,利用p=ρ水gh即可求出O點(diǎn)受到水的壓強(qiáng)。(2)根據(jù)漂浮即可求出物體A受到的浮力;(3)根據(jù)F浮=ρ水gV排得出物體A靜止時(shí)浸入水中的體積;已知浸人水中的體積占總體積的EQ\F(4,5),據(jù)此求出物體A的體積,根據(jù)G=mg=ρVg算出A的密度;(4)根據(jù)漂浮浮力等于重力,根據(jù)F浮=ρ水gV排得出木塊AB靜止時(shí)浸入水中的總體積;總體積減去A的體積,就是B的體積;本題綜合考查了多個公式,關(guān)鍵是知道物體漂浮時(shí)浮力等于自身重力以及物體所受力的分析,分析物體所受力這是本題的難點(diǎn)也是重點(diǎn),還要學(xué)會浮力公式及其變形的靈活運(yùn)用,有一定的拔高難度,屬于難題。8.(2019·上海)如圖所示,足夠高的薄壁圓柱形容器甲、乙置于水平桌面上,容器甲、乙底部所受液體的壓強(qiáng)相等。容器甲中盛有水,水的深度為0.08米,容器乙中盛有另一種液體。①若水的質(zhì)量為2千克,求容器甲中水的體積V水。②求容器甲中水對容器底部的壓強(qiáng)p水。③現(xiàn)往容器甲中加水,直至與乙容器中的液面等高,此時(shí)水對容器底部的壓強(qiáng)增大了196帕,求液體乙的密度ρ液?!敬鸢浮竣?×10﹣3m3;②784pa;③800kg/m3【解析】①已知水的質(zhì)量,水的密度也是默認(rèn)已知量ρ水=1.0×103kg/m3;根據(jù)公式V=EQ\F(m,ρ)可以求解。②已知水的深度h=0.08h,根據(jù)液體壓強(qiáng)計(jì)算公式p=ρgh;③設(shè)容器乙內(nèi)液體的深度為h1,當(dāng)水深是h1的時(shí)候其壓強(qiáng)為P1,p1=p+△p由此可以得出p1的大小,進(jìn)而算出h1;題干表明容器甲、乙底部所受液體的壓強(qiáng)相等,即:p=p乙;又因?yàn)閜乙=ρ乙gh1故可以求出ρ乙。解:①容器中甲水的體積為:V=EQ\F(m,ρ)=EQ\F(2kg,1.0×103kg/m3)=2×10﹣3m3;②容器甲中水對容器底部的壓強(qiáng):p水=ρgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.08m=784pa。③當(dāng)容器甲內(nèi)加水至于容器乙相平時(shí),設(shè)此時(shí)水深為h1,此時(shí)水對容器底部的壓強(qiáng):p1=p水+△p=784pa+196pa=980pa;由p=ρgh可得此時(shí)水的深度:h1=EQ\F(p1,ρ水g)=EQ\F(980pa,1.0×103kg/m3×9.8N/kg)=0.1m;由題知,原來容器甲、乙底部所受液體的壓強(qiáng)相等,即:p乙=p水=784pa;由p=ρgh可得,液體乙的密度:ρ乙=EQ\F(p,gh1)=EQ\F(784pa,1m×9.8N/kg)=800kg/m3。9.(2019·重慶A)小楊選擇了兩個高度分別為10cm和6cm,底面積SA︰SB=1︰3的實(shí)心均勻的圓柱體A、B進(jìn)行工藝品搭建,A、B置于水平桌面上,如圖1所示。他從A的上表面沿水平方向截取高為h的圓柱塊,并將截取部分平放在B的中央,則AB對桌面的壓強(qiáng)隨截取高度h的變化關(guān)系如圖2所示,求:(1)圓柱體A的密度;(2)從A截取h=6cm的圓柱塊平放在B的中央,B對桌面的壓強(qiáng)增加量;(3)圖2中a的值?!敬鸢浮浚?)圓柱體A的密度是2×103kg/m3;(2)從A截取h=6cm的圓柱塊平放在B的中央,B對桌面的壓強(qiáng)增加400Pa;(3)圖2中a的值是3cm。【解析】(1)從A的上表面沿水平方向截取高為h的圓柱塊,并將截取部分平放在B的中央,則A對桌面的壓強(qiáng)逐漸減小,B對桌面的壓強(qiáng)逐漸增加,判斷出AB的圖象;讀出A、B開始的壓強(qiáng),根據(jù)p=ρgh算出圓柱體A、B的密度;(2)從A截取h=6cm的圓柱塊平放在B的中央,B對桌面的壓強(qiáng)增加量等于壓力增加量和受力面積的比值。求出壓力增加量是關(guān)鍵。(3)從圖象知,截取A后,把截取部分再疊加在B上,兩者的壓強(qiáng)相等,根據(jù)壓強(qiáng)相等列出等式即可求出a的值。(1)從A的上表面沿水平方向截取高為h的圓柱塊,并將截取部分平放在B的中央,則A對桌面的壓強(qiáng)逐漸減小,B對桌面的壓強(qiáng)逐漸增加,可以判斷A的最初壓強(qiáng)是2000Pa,均勻柱體對水平面的壓強(qiáng)p=ρgh,則圓柱體A的密度:ρA=eq\f(p,hAg)=eq\f(2000Pa,0.1m×10N/kg)=2×103kg/m3;(2)從A截取h=6cm的圓柱塊的重力:△GA=ρAg△hASA,已知SA︰SB=1︰3,將圓柱塊平放在B的中央,B對桌面的壓強(qiáng)增加量:△pB=eq\f(△F,SB)=eq\f(△GA,SB)=eq\f(ρAg△hASA,SB)═eq\f(2×103kg/m3×10N/kg×6×10-2m,3)=400Pa;(3)由圖象知,B的最初壓強(qiáng)是1200Pa,則由p=ρgh可得圓柱體B的密度:ρB=eq\f(pB,hBg)=eq\f(1200Pa,10N/kg×0.06m)=2×103kg/m3,由圖象知,截取高度a,剩下部分A和截取后疊加B的壓強(qiáng)相等,即:pA'=pB',則有:ρAg(0.1m-a)=eq\f(ρAgaSA+ρBghBSB,SB),因?yàn)棣袮=ρB,SA︰SB=1︰3(即SB=3SA),所以化簡代入數(shù)據(jù)可得:0.1m-a=eq\f(aSA+3hBSA,3SA)=eq\f(a+3hB,3)=eq\f(a+3×0.06m,3),解得:a=0.03m=3cm。10.(2019·昆明)如圖21是一個飲水機(jī)的簡化示意圖(飲水機(jī)的外殼被省去了,支撐水桶的地方并不密封)。水桶被倒扣在飲水機(jī)上后,桶中的水會流到下面的儲水盒里,當(dāng)滿足一定條件后,水不再往下流:打開儲水盒上的龍頭,流出一些水后,桶中的水又繼續(xù)流動。那么:(1)儲水盒里的水面到達(dá)_____位罝(選填“A”或“B”),水桶里的水才不再往下流;(2)某時(shí)刻,桶中的水處于靜止?fàn)顟B(tài),桶中的水面與儲水盒里的水面的高度差為h,那么桶外大氣的壓強(qiáng)與桶內(nèi)水面上方的壓強(qiáng)差是多少?(3)若桶底裂了一個縫,將出現(xiàn)什么現(xiàn)象?(4)若將水桶口向上放在桌子上,如圖22所示,將一根管子的一端插入水桶中,從另一端吮吸,待水到達(dá)管中一定位罝后,水會自動從管中流出(養(yǎng)金魚的人給魚缸換水也常用這種方法)。設(shè)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簽镻0,水面距桶口的高度為h1。請通過計(jì)算說明,管子中的水至少要被“吸”到什么位罝時(shí),桶中的水才會自動從管子中流出?【答案】(1)B(2)ρ水gh(3)若桶底裂了一個縫,桶內(nèi)與大氣連通,桶內(nèi)氣壓等于大氣壓,水會在重力的作用下向下流,直到桶內(nèi)液面和儲水箱液面相平為止。(4)H≥h1,即當(dāng)管子中的水至少要被“吸”到等于桶中水面的高度時(shí),桶中的水才會自動從管子中流出?!窘馕觥浚?)B因?yàn)橹嗡暗牡胤讲⒉幻芊?,儲水盒水位低于B時(shí),水會一直往下流,直到到達(dá)B處(2)取儲水盒水面瓶口處一液片受力分析,液片受到水面上方向上的大氣壓p0,瓶中空氣向下的壓強(qiáng)p內(nèi),瓶中水向下的壓強(qiáng)p水=ρ水gh因?yàn)樗爸械乃幱陟o止?fàn)顟B(tài),所以p0=p內(nèi)+p水;p0=p內(nèi)+ρ水gh所以桶外大氣的壓強(qiáng)與桶內(nèi)水面上方的壓強(qiáng)差是△p=p0-p內(nèi)=ρ水gh(3)若桶底裂了一個縫,桶內(nèi)與大氣連通,桶內(nèi)氣壓等于大氣壓,水會在重力的作用下向下流,直到桶內(nèi)液面和儲水箱液面相平為止。(4)設(shè)桶中水自動流出時(shí)右邊管子中的水到管子最高點(diǎn)的高度為H,取管子最上方的液片受力分析,液片受到左邊水的壓強(qiáng)為p向右=p0-ρ水gh1;液片受到右邊水的壓強(qiáng)為:p向左=p0-ρ水gH;當(dāng)p向右≥p向左時(shí),桶中水會自動流出,即:p0-ρ水gh1≥p0-ρ水gH;整理可得:H≥h1,即當(dāng)管子中的水至少要被“吸”到等于桶中水面的高度時(shí),桶中的水才會自動從管子中流出。11.(2019·濟(jì)寧)小明用同一物體進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中,保持物體處于靜止?fàn)顟B(tài),彈簧測力計(jì)的示數(shù)如圖16所示。請根據(jù)圖中信息,求:(g取10N/kg)(1)物體的質(zhì)量;(2)物體在水中受到的浮力;(3)某液體的密度?!敬鸢浮浚?)0.54kg(2)2N(3)0.8×103kg/m3【解析】(1)由左邊圖可知物體的重力G=F1=5.4N,由G=mg可得物體的質(zhì)量:m=EQ\F(G,g)=EQ\F(5.4N,10N/kg)=0.54kg;(2)由左邊、中間兩圖可得物體在水中受到的浮力:F浮水=F1-F2=5.4N-3.4N=2N;(3)由F?。溅阉甐排g可得物體的體積:V=V排水=EQ\F(F浮水,ρ水g)=EQ\F(2N,1.0×103kg/m3×10N/kg)=2×10-4m3,由中間、右邊兩圖可得物體浸沒在某液體中受到的浮力:F浮液=F1-F3=5.4N-3.8N=1.6N,由F?。溅岩篤排g可得某液體的密度:ρ液=EQ\F(F浮液,V排g)=EQ\F(1.6N,2×10-4m3×10N/kg)=0.8×103kg/m3。12.(2019·百色)如圖所示,置于水平桌面上的一個上寬下窄、底面積為0.02m2的薄壁容器內(nèi)裝有質(zhì)量為4kg的液體,一個質(zhì)量為0.6kg、體積為8×10-4m3的物體放入容器內(nèi),物體漂浮在液面時(shí)有一半的體積浸在液體中,此容器內(nèi)液體的深度為0.1m,求:(1)物體受到的重力。(2)容器內(nèi)液體的密度。(3)容器內(nèi)液體對容器底部的壓強(qiáng)?!敬鸢浮浚?)6N(2)1.5×103kg/m3(3)1500Pa【解析】(1)物體受到的重力為:G物=m物g=0.6kg×10N/kg=6N(2)因?yàn)槲矬w漂浮在液面上,所以F浮=G物=6NV排=EQ\F(1,2)V物=EQ\F(1,2)×8×10-4m3=4×10-4m3根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排得ρ液=EQ\F(F浮,gV排)=EQ\F(6N,10N/kg×4×10-4m3)=1.5×103kg/m3(3)液體對容器底的壓強(qiáng)為:p=ρ液gh=1.5×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1500Pa13.(2019·成都B卷)如圖所示,足夠高的薄壁圓柱形容器放在水平桌面上,容器內(nèi)水的質(zhì)量為1kg.水的深度為10cm。實(shí)心圓柱體A質(zhì)量為400g,底面積為20cm2,高度為16cm。實(shí)心圓柱體B質(zhì)量為mx克(mx取值不確定),底面積為50cm,高度為12cm。實(shí)心圓柱體A和B均不吸水,已知ρ水=1.0×103kg/m3,常數(shù)g取10N/kg。(1)求容器的底面積。(2)若將圓柱體A豎直放入容器內(nèi),求靜止時(shí)水對容器底部的壓強(qiáng)p1(3)若將圓柱體B豎直放人容器內(nèi),求靜止時(shí)水對容器底部的壓強(qiáng)p2與mx的函數(shù)關(guān)系式。【答案】(1)s=100cm2(2)P1=1250Pa(3)若mx≥600g,p2=1600Pa若mx<600g,p2=(1000+mx)Pa【解析】(1)由密度公式ρ=eq\f(m,V),得V水=eq\f(m水,ρ水)=eq\f(1kg,1.0×103kg/m3)=1000cm3所以S=eq\f(V水,h水)=eq\f(1000cm3,10cm)=100cm2(2)由密度公式可得ρA=eq\f(mA,VA)=eq\f(mA,SAhA)=eq\f(400g,20cm2×16cm)=1.25×103kg/m3因?yàn)棣袮>ρ水,所以A會沉底,此時(shí)h水′=eq\f(V水,S-SA)=eq\f(1000cm3,100cm2-20cm2)=0.125m由壓強(qiáng)公式得p1=ρ水gh水′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.125m=1250Pa(3)分情況討論:①假設(shè)B會沉底或懸浮,即ρB≥ρ水,由mx=ρBSBhB,得mx≥600g,此時(shí)h水′′=eq\f(V水+VB,S)=eq\f(1000cm3+50cm2×12cm,100cm2)=0.16m由壓強(qiáng)公式得p2=ρ水gh水′′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.16m=1600Pa②假設(shè)B會漂浮,即ρB<ρ水,得mx<600g,由壓強(qiáng)公式得p2=eq\f(F,S)=eq\f(m水g+mxg,S)=eq\f(1kg×10N/kg+mx×10N/kg,0.01m2)=(1000+mx)Pa本題主要考查密度計(jì)算、壓強(qiáng)公式、浮力知識、幾何關(guān)系等的綜合應(yīng)用,要求考生熟練運(yùn)用公的同時(shí)還需對沉浮狀態(tài)的分析與判斷,整體偏難。復(fù)習(xí)建議除熟練掌握基本公式的應(yīng)用外,加強(qiáng)訓(xùn)練對各類物理情景的分析!14.(2019·綏化)如圖,均勻圓柱體A的底面積為6×10﹣3m2,圓柱形薄壁容器B的質(zhì)量為0.3kg、底面積為3×10﹣3m2、內(nèi)壁高為0.7m。把A、B置于水平地面上。已知A的密度為1.5×103kg/m3,B中盛有1.5kg的水。(1)若A的體積為4×10﹣3m3,求A對水平地面的壓力;(2)求容器B對水平地面的壓強(qiáng);(3)現(xiàn)將另一物體甲分別放在A的上面和浸沒在B容器的水中(水未溢出),A對地面壓強(qiáng)的變化量與B中水對容器底壓強(qiáng)的變化量相等。求:①物體甲的密度②物體甲在B容器中受到的最大浮力?!敬鸢浮浚?)60N(2)容器B對地面的壓強(qiáng)為6000Pa(3)①物體甲的密度為2×103kg/m3②甲受到的最大浮力為6N。【解析】(1)由ρ=EQ\F(m,V)可得,A的質(zhì)量:mA=ρAVA=1.5×103kg/m3×4×10-3m3=6kg,A對地面的壓力:FA=GA=mAg=6kg×10N/kg=60N;(2)容器B對地面的壓力:FB=G總=(m水+mB)g=(1.5kg+0.3kg)×10N/kg=18N,容器B對地面的壓強(qiáng):pB=EQ\F(FB,SB)=EQ\F(18N,3×10-3m2)=6000Pa;(3)①因水平面上物體的壓力和自身的重力相等,所以,甲放在A的上面時(shí),A對地面壓強(qiáng)的變化量:△pA=EQ\F(△F,SA)=EQ\F(G甲,SA)=EQ\F(m甲g,SA),甲浸沒在B容器的水中時(shí),排開水的體積:V排=V甲=EQ\F(m甲,ρ甲),水上升的高度:△h=EQ\F(V排,SB)=EQ\F(EQ\F(m甲,ρ甲),SB)=EQ\F(m甲,ρ甲SB),B中水對容器底壓強(qiáng)的變化量:△pB=ρ水g△h=ρ水gEQ\F(m甲,ρ甲SB),因A對地面壓強(qiáng)的變化量與B中水對容器底壓強(qiáng)的變化量相等,所以,△pA=△pB,即EQ\F(m甲g,SA)=ρ水gEQ\F(m甲,ρ甲SB),則ρ甲=EQ\F(SA,SB)ρ水=EQ\F(6×10-3m2,3×10-3m2)×1.0×103kg/m3=2×103kg/m3;②水未溢出時(shí),甲的最大體積等于B的容積減去水的體積,此時(shí)甲排開水的體積最大,受到的浮力最大,則V排=SBhB-V水=SBhB-EQ\F(m水,ρ水)=3×10-3m2×0.7m-EQ\F(1.5kg,1.0×103kg/m3)=6×10-4m3,甲受到的最大浮力:F?。溅阉甮V排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10-4m3=6N。15.(2019·杭州)如圖所示,將密度為0.6克/厘米3、高度為10厘米、底面積為20厘米2的圓柱體放入底面積為50厘米2的容器中,并向容器內(nèi)加水。(g取10牛/千克)(1)當(dāng)水加到2厘米時(shí),求圓柱體對容器底的壓力大小。(2)繼續(xù)向容器中加水,當(dāng)圓柱體對容器底壓力為0時(shí);求圖柱體在液面上方和下方的長度之比?!敬鸢浮?1)0.8N; (2)2:3?!窘馕觥浚?)以圓柱體為研究對象進(jìn)行受力分析:F支=G-F浮=ρ物gV物-ρ水gV排=(ρ物h物-ρ水h浸)gS柱=(0.6×103kg/m3×0.1m-1.0×103kg/m3×0.02m)×10N/kg×20×10-4m2=0.8N∵容器對圓柱體的支持力和圓柱體對容器的壓力是一對相互作用力∴F壓=0.8N(2)∵壓力為0∴容器對圓柱體的支持力為0∴F浮=G物∴ρ水gh下S柱=ρ物gh物S柱∴∴==16.(2019·涼山)如圖所示,在木塊A上放有一鐵塊B,木塊剛好全部浸入水中,已知:木塊的體積為100cm3,木塊的密度為ρ木=0.6×103kg/m3,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,容器底面積為100cm2.(g=10N/kg)求:(1)C點(diǎn)受到的水壓強(qiáng)和容器底部受到水的壓力;(2)鐵塊的質(zhì)量?!敬鸢浮浚?)C點(diǎn)受到的水壓強(qiáng)為4×103Pa,容器底部受到水的壓力為40N;(2)鐵塊的質(zhì)量是40g?!窘馕觥浚?)由圖可知C點(diǎn)的深度,利用壓強(qiáng)的公式p=ρgh可計(jì)算出C點(diǎn)受到的水壓強(qiáng);由于C點(diǎn)在容器底部,則容器底部受到的水壓強(qiáng)與C點(diǎn)的相等,根據(jù)F=pS即可求出容器底部受到水的壓力;(2)木塊剛好全部浸入水中,木塊和鐵塊處于漂浮,木塊排開水的體積就是木塊的體積,根據(jù)漂浮條件可知:總重力與木塊的浮力相等,再利用浮力的公式和G=mg=ρVg列出等式,即可解出鐵塊的質(zhì)量。解:(1)由圖可知C點(diǎn)的深度:h=40cm=0.4m,則C點(diǎn)受到水的壓強(qiáng)為:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4×103Pa;由于C點(diǎn)在容器底部,則容器底部受到水的壓強(qiáng)與C點(diǎn)的壓強(qiáng)相等,根據(jù)p=eq\f(F,S)可得容器底部受到水的壓力:F=pS=4×103Pa×100×10﹣4m2=40N;(2)木塊剛好全部浸入水中,則V排=V木=100cm3=1×10﹣4m3;則木塊受到的浮力:F?。溅阉甮V排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=1N,木塊受到的重力:G木=ρ木V木g=0.6×103kg/m3×1×10﹣4m3×10N/kg=0.6N,因?yàn)槟緣K和鐵塊的整體處于漂浮,所以,F(xiàn)浮=G總=G木+G鐵,則鐵塊的重力:G鐵=F?。璆木=1N-0.6N=0.4N,鐵塊的質(zhì)量m鐵=eq\f(G鐵,g)=eq\f(0.4N,10N/kg)=0.04kg=40g。17.(2019·聊城)如圖所示,一容器放在水平桌上容器內(nèi)裝有0.2m深的水,(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:(1)水對容器底的壓強(qiáng);(2)如果將體積為200cm3,密度為0.8×103kg/m3的木塊放入水中,待木塊靜止后,浸在水中的體積有多大?(3)取出木塊,再將體積為100cm3,重1.8N的一塊固體放入水中,當(dāng)固體浸沒在水中靜止時(shí),容器底部對它的支持力有多大?0.2m0.2m【答案】(1)水的深度h=0.2m,則容器底部受到的水的壓強(qiáng):p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;(2)木塊的質(zhì)量:m木=ρ木V木=0.8×103kg/m3×200×10-6m3=0.16kg,木塊所受重力:G木=m木g=0.16kg×10N/kg=1.6N,由于ρ木<ρ水,所以,木塊在水中靜止后處于漂浮狀態(tài);則F浮=G木=1.6N,由F浮=ρ液gV排可得排開水的體積(浸在水中的體積):V排=eq\f(F浮,ρ水g)=eq\f(1.6N,1.0×103kg/m3×10N/kg)=1.6×10-4m3。(3)當(dāng)固體浸沒在水中時(shí),其排開水的體積:V排′=V固體=100cm3=1×10-4m3,則固體受到的浮力:F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-4m3=1N<1.8N,即:F浮′<G固體,所以固體在水中靜止時(shí)沉在容器底部,則容器底部對它的支持力:F支=G-F浮′=1.8N-1N=0.8N。答:(1)水對容器底的壓強(qiáng)為2000Pa。(2)木塊靜止后,浸在水中的體積為1.6×10-4m3。(3)當(dāng)固體浸沒在水中靜止時(shí),容器底部對它的支持力為0.8N?!窘馕觥浚?)已知水的深度,根據(jù)p=ρgh求出容器底部受到的水的壓強(qiáng);(2)根據(jù)物體的浮沉條件可知:木塊靜止后處于漂浮狀態(tài),根據(jù)G=mg=ρVg計(jì)算出木塊的重力;根據(jù)漂浮條件可知木塊受到的浮力,根據(jù)V排=eq\f(F浮,ρ水g)計(jì)算排開水的體積,即為浸在水中的體積。(3)根據(jù)F浮=ρ液gV排求出當(dāng)固體浸沒在水中靜止時(shí)固體受到的浮力;與其重力比較,根據(jù)物體的浮沉條件得出固體在水中靜止時(shí)的所處位置,然后根據(jù)物體的受力平衡求出容器底部對它的支持力。本題考查了物體浮沉條件和阿基米德原理、密度公式、重力公式、液體壓強(qiáng)公式和平衡力的綜合應(yīng)用,涉及到的知識點(diǎn)較多,有一定難度。18.(2019·寧波)如圖甲所示,水平放置的方形容器里有一個重為8N、邊長為10cm的立方體物塊M,M與容器底部不密合。以5mL/s的恒定水流向容器內(nèi)注水,容器中水的深度h隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。請解答下列問題:(1)當(dāng)t=140s時(shí),物塊M在水中處于________(填“沉底”“懸浮”或“漂浮”)狀態(tài)。(2)當(dāng)t=140s時(shí),水對容器底部的壓力大小是多少?(3)圖乙中a的值是多少?(4)在0~40s和40s~140s兩個階段,浮力對物體做功分別是多少?【答案】(1)漂?。?)解:t=140s時(shí),容器內(nèi)的水重為:G水=ρ水gV水=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-6m3/s×140s=7N此時(shí)水對容器底部的壓力大小為:F=G物+G水=8N+7N=15N答:t=140s時(shí),水對容器底部的壓力大小為15牛頓。(3)解:物塊M漂浮時(shí)F浮=G物=8N此時(shí),F(xiàn)浮=ρ水gV排=ρ水gSha=8N所以,ha=EQ\F(F浮,ρ水gS)=EQ\F(8N,1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m×0.1m)=0.08m=8cm答:a的值為8。(4)解:0~40s階段:W=F浮s=F浮×0m=0J(或物體沒有運(yùn)動,做功為0J)40s~140s階段:浮力恒為8N,浮力做功W為:W′=F浮′s′=8N×(0.12m-0.08m)=0.32J答:0~40s階段浮力對物體做功為0焦;40s~140s階段浮力對物體做功為0.32焦?!窘馕觥浚?)當(dāng)t=140s時(shí),假設(shè)物塊M浸沒在水中,根據(jù)阿基米德原理計(jì)算出受到的浮力,然后與重力大小比較,確定它的狀態(tài);(2)首先根據(jù)G水=ρ水gV水計(jì)算出注入水的重力,然后根據(jù)F=G物+G水計(jì)算水對容器底部的壓力;(3)開始注入水時(shí),木塊浮力小于重力,靜止在容器底部,由于它占有一定體積,因此水面上升較快;當(dāng)浮力等于重力時(shí),木塊隨著水面一起上升,這時(shí)木塊不再占有下面水的體積,因此水面上升速度減慢;那么a點(diǎn)就應(yīng)該是物塊剛剛漂浮時(shí)水面的高度。首先根據(jù)V排=EQ\F(F浮力,ρ水g)計(jì)算出排開水的體積,再根據(jù)ha=EQ\F(V排,S)計(jì)算a的值;(4)0~40s內(nèi),物塊沒有上升;40~140s內(nèi),物塊上升的高度等于s'=12cm-8cm=4cm,根據(jù)公式W=Fs計(jì)算即可。解:(1)當(dāng)t=140s時(shí),假設(shè)物塊M浸沒在水中,物塊受到的浮力:F浮力=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N;因?yàn)?0N>8N,所以F浮力>G,那么物塊上浮;(2)t=140s時(shí),容器內(nèi)的水重為:G水=ρ水gV水=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-6m3/s×140s=7N此時(shí)水對容器底部的壓力大小為:F=G物+G水=8N+7N=15N;(3)物塊M漂浮時(shí),它受到的浮力F浮=G物=8N;此時(shí),F(xiàn)浮=ρ水gV排=ρ水gSha=8N所以
ha=EQ\F(F浮,ρ水gS)=EQ\F(8N,1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m×0.1m)=0.08m=8cm;(4)
0~40s階段:W=F浮s=F浮×0m=0J(或物體沒有運(yùn)動,做功為0J)40s~140s階段:浮力恒為8N,浮力做功W為:W′=F浮′s′=8N×(0.12m-0.08m)=0.32J19.(2019·重慶B)如圖甲,將底面積為100cm2、高為10cm的柱形容器M置于電子秤上,逐漸倒入某液體至3cm深;再將系有細(xì)繩的圓柱體A緩慢向下浸入液體中,液體未溢出,圓柱體不吸收液體,整個過程電子秤示數(shù)m隨液體的深度h變化關(guān)系圖象如圖乙。若圓柱體的質(zhì)量為216g,密度為0.9g/cm3,底面積為40cm2,求:(1)容器的重力;(2)液體的密度;(3)在圓柱體浸入液體的過程中,當(dāng)電子秤示數(shù)不再變化時(shí)液體對容器底的壓強(qiáng)比圓柱體浸入液體前增加了多少?【答案】(1)容器的重力是1N;(2)液體的密度是1×103kg/m3;(3)在圓柱體浸入液體的過程中,當(dāng)電子秤示數(shù)不再變化時(shí)液體對容器底的壓強(qiáng)比圓柱體浸入液體前增加了200Pa?!窘馕觥浚?)根據(jù)G=mg可求重力;(2)由圖象可知,液體的質(zhì)量與體積,根據(jù)密度公式可求密度;(3)(1)由圖乙可知,m容器的質(zhì)量:m=100g=0.1kg容器的重力:G=mg=0.1kg×10N/kg=1N;(2)由圖乙,當(dāng)液體深度h=3cm時(shí),電子秤示數(shù)為400g,即容器和液體的總質(zhì)量為400g,所以液體質(zhì)量:m液=m總-m液=400g-100g=300g,液體體積:V液=Sh=100cm2×3cm=300cm3;液體密度:ρ=eq\f(m,V)=eq\f(300g,300cm3)=1g/cm3=1×103kg/m3;(3)當(dāng)A下降到容器底時(shí),液面高:h′=eq\f(V液,S容-SA)=eq\f(300cm3,100cm2-40cm2)=5cm;相比A浸入前,液面上升的高度:△h=h′-h(huán)=5cm-3cm=2cm;此時(shí):V排=SAh′=40cm2×5cm=200cm3=2×10﹣4m3;A受到的浮力:F?。溅岩篻V排=1×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N,GA=mAg=0.216kg×10N/kg=2.16N,因?yàn)?,F(xiàn)?。糋A,所以A最終會沉入容器底部。故液體對容器底相比A浸入液體前增加的壓強(qiáng):△p=ρ液gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200pa。20.(2019·北京)將物塊豎直掛在彈簧測力計(jì)下,在空氣中靜止時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1=2.6N.將物塊的一部分浸在水中,靜止時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F2=1.8N,如圖所示,已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:(1)物塊受到的浮力;(2)物塊浸在水中的體積?!敬鸢浮浚?)0.8N(2)×10-5m3?!窘馕觥浚?)在空氣中靜止時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)即為物塊的重力,又知道物塊的一部分浸在水中時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù),根據(jù)F?。紾-F′求出物塊受到的浮力;(2)根據(jù)阿基米德原理求出物塊排開水的體積即為浸在水中的體積。解:(1)由稱重法可得物塊受到的浮力:F?。紽1-F2=2.6N-1.8N=0.8N;(2)由F浮=ρ水gV排可得,物塊浸在水中的體積:V排=EQ\F(F浮,ρ水g)=EQ\F(0.8N,1.0×103kg/m3×10N/kg)=8×10-5m3。答:(1)物塊受到的浮力為0.8N;(2)物塊浸在水中的體積為8×10-5m3。21.如圖甲所示,圓柱形物體的底面積為0.01m2,高為0.2m,彈簧測力計(jì)的示數(shù)為20N。如圖乙所示,圓柱形容器上層的橫截面積為0.015m2,高為0.1m,下層的底面積為0.02m2,高為0.2m,物體未浸入時(shí)液體的深度為0.15m。當(dāng)物體有一半浸入液體時(shí),彈簧測力計(jì)的示數(shù)為10N。(g取10N/kg)求:(1)物體的質(zhì)量;(2)液體的密度;(3)當(dāng)物體有一半浸入液體中時(shí),液體對容器底部的壓強(qiáng);(4)若物體繼續(xù)浸入液體中,液體對容器底部的壓強(qiáng)增大到物體有一半浸入液體時(shí)壓強(qiáng)的1.2倍,此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)?!敬鸢浮浚?)2kg(2)1.0×103kg/m3(3)2000Pa(4)4N【解析】解:(1)由圖甲彈簧測力計(jì)的示數(shù)可知,物體的重力G=20N,由G=mg可得,物體的質(zhì)量:m=EQ\F(G,g)=EQ\F(20N,10N/kg)=2kg(2)物體的體積:V=Sh=0.01m2×0.2m=2×10-3m3,當(dāng)物體有一半浸入液體時(shí),彈簧測力計(jì)的示數(shù)F'=10N,則物體受到的浮力:F浮=G-F'=20N-10N=10N,由F浮=ρgV排可得,液體的密度:ρ液=EQ\F(F浮,gV排)=EQ\F(10N,10N/kg×EQ\F(1,2)×2×10-3m3)=1.0×103kg/m3(3)當(dāng)物體有一半浸入液體中時(shí),假設(shè)液面沒有升到上層,則液面上升的高度:△h=EQ\F(V排,S下)=EQ\F(EQ\F(1,2)×2×10-3m3,0.02m2)=0.05m此時(shí)液面的深度:h1=h0+△h=0.15m+0.05m=0.2m,所以,此時(shí)與下層容器的高度剛好相等,液面沒有上升到上層容器,液體對容器底部的壓強(qiáng):p1=ρ液gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;(4)當(dāng)液體對容器底部的壓強(qiáng)增大到物體有一半浸入液體時(shí)壓強(qiáng)的1.2倍時(shí),液體壓強(qiáng):p2=1.2p1=1.2×2000Pa=2400Pa,此時(shí)液體的深度:h2=EQ\F(p2,ρ液g)=EQ\F(2400Pa,1.0×103kg/m3×10N/kg)=0.24m液面繼續(xù)上升的高度:△h'=h2-h(huán)下=0.24m-0.2m=0.04m,排開液體增加的體積:△V排=S上△4h'=0.015m2×0.04m=6×10-4m3,此時(shí)排開液體的總體積:V排'=V排+△V排=EQ\F(1,2)×2×10-3m3+6×10-4m3=1.6×10-3m3此時(shí)物體受到的浮力:F浮'=ρ液gV排'=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.6×10-3m3=16N,此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù):F"=G-F浮'=20N-16N=4N。答:(1)物體的質(zhì)量為2kg;(2)液體的密度為1.0×103kg/m3;(3)液體對容器底部的壓強(qiáng)為2000Pa;(4)彈簧測力計(jì)的示數(shù)為4N。22.(2019·安徽)將底面積S=3×10﹣3m2高h(yuǎn)=0.1m的鋁制圓柱體,輕輕地放入水槽中,使它靜止于水槽底部,如圖(圓柱體的底部與水槽的底部不密合),此時(shí)槽中水深h1=0.05m(已知ρ鋁=2.7×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,。g取l0N/kg)。求:(1)水對圓柱體底部的壓強(qiáng)p1(2)圓柱體受到的浮力F??;(3)圓柱體對水槽底部的壓強(qiáng)p2?!敬鸢浮浚?)解:水的深度h1=0.05m,則水對圓柱體底部的壓強(qiáng):p1=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa答:水對圓柱體底部的壓強(qiáng)p1=500Pa(2)解:由圖可知,圓柱體浸在水中的體積:V排=Sh1=3×10﹣3m2×0.05m=1.5×10﹣4m3,根據(jù)阿基米德原理可得,圓柱體所受的浮力:F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×1.5×10﹣4m3×10N/kg=1.5N答:圓柱體受到的浮力F?。?.5N(3)解:圓柱體的重力:G鋁=m鋁g=ρ鋁V鋁g=ρ鋁Shg=2.7×103kg/m3×3×10﹣3m2×0.1m×10N/kg=8.1N;圓柱體靜止于水槽底部,由力的平衡條件可知圓柱體對水槽底部的壓力:F壓=G鋁-F?。?.1N-1.5N=6.6N,則圓柱體對水槽底部的壓強(qiáng):p=EQ\F(F壓,S)=EQ\F(6.6N,3×10﹣3m2)=2.2×103Pa答:圓柱體對水槽底部的壓強(qiáng)p2=2.2×103Pa【解析】【分析】(1)根據(jù)p=pgh即可求出水對圓柱體底部的壓強(qiáng).
(2)根據(jù)阿基米德原理F?。溅阉甐排g求圓柱體的浮力.
(3)首先求出壓力,利用p=EQ\F(F,S)求出圓柱體對水槽底部的壓強(qiáng).23.(2019·天門)如圖甲所示,有一體積、質(zhì)量忽略不計(jì)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(shí)的長度為10cm,彈簧受到拉力作用后,伸長的長度△L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(shí)水深24cm。求:(1)物體受到的水的浮力。(2)物體的密度。(3)打開出水孔,緩慢放水,當(dāng)彈簧處于沒有發(fā)生形變的自然狀態(tài)時(shí),關(guān)閉出水孔。求放水前后水對容器底部壓強(qiáng)的變化量。【答案】(1)10N;(2)0.6×103kg/m3;(3)打開出水孔,緩慢放水,當(dāng)彈簧處于沒有發(fā)生形變的自然狀態(tài)時(shí),關(guān)閉出水孔。放水前后水對容器底部壓強(qiáng)的變化量為800Pa。【解析】解:(1)物塊剛好完全浸沒在水中,則V排=V物=(0.1m)3=1×10﹣3m3,物體所受的浮力:F?。溅阉甮V排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N;(2)由圖甲可知,當(dāng)物體上表面上液面齊平時(shí),物體上表面距容器底的距離為h=24cm,彈簧伸長的長度:△L=24cm-10cm-10cm=4cm由圖乙可知,此時(shí)彈簧對物體的拉力為F拉=4N,木塊的重力:G物=F?。璅拉=10N-4N=6N,物體的密度:ρ物=EQ\F(m物,V物)=EQ\F(G物,V物g)=EQ\F(6N,(0.1m)3×10N/kg)=0.6×103kg/m3;(3)當(dāng)彈簧處于沒有發(fā)生形變的自然狀態(tài)時(shí),L彈簧=10cm,此時(shí)物體受的浮力:F浮'=G物=6N,V排'=EQ\F(F浮',ρ水g)=EQ\F(6N,1.0×103kg/m3×10N/kg)=6×10﹣4m3,可得:h浸=EQ\F(V排',S)=EQ\F(6×10﹣4m3,0.1×0.1m2)=0.06m;此時(shí)水的深度:h'=L彈簧+h浸=10cm+0.06m=0.16m;放水前后水對容器底部壓強(qiáng)的變化量△p=p-p'=ρ水g(h-h(huán)')=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.24m-0.16m)=800Pa。24.(2019·北部灣)如圖甲所示。一個底面積為0.04m2的薄壁柱形容器放在電子秤上,容器中放著一個高度為0.1m的均勻?qū)嵭闹wA,向容器中緩慢注水,停止注水后,容器中水的深度為0.1m,電子秤的示數(shù)與容器中水的深度關(guān)系如圖乙所示。求:(1)容器中水的深度為0.06m時(shí),水對容器底部的壓強(qiáng);(2)A對容器底部壓力恰好為零時(shí),容器對電子秤的壓強(qiáng);(3)停止注水后,A所受的浮力;(4)停止注水后,將A豎直提高0.01m,A靜止時(shí)水對容器底的壓強(qiáng)?!敬鸢浮浚?)600Pa(2)625Pa(3)18N(4)925Pa【解析】(1)根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p=ρgh,欲求水對容器底部的壓強(qiáng),需要知道水的密度和水的深度,而這些條件題意均已給出,故可求出壓強(qiáng)。(2)欲求容器對電子秤的壓強(qiáng),根據(jù)p=eq\f(F,S)需要知道容器對電子秤的壓力和容器的底面積S;而容器的底面積S題意已給出,壓力大小F應(yīng)等于容器以及容器中水和柱體A的總重力G總,即F=G總,而G總與電子秤的示數(shù)m之間存在的關(guān)系為G總=mg,由圖乙知,當(dāng)水的深度為h1=0.06m時(shí),A對容器底部壓力恰好為零,此時(shí)m=2.5kg,故可求出G總,再得到F,然后將F與已知的S代入公式即可求出容器對電子秤的壓強(qiáng)。(3)當(dāng)A對容器底部壓力恰好為零時(shí),A受到的浮力應(yīng)等于A的重力,即F浮=GA,此時(shí)A浸入水的高度為0.06m,A剛好處于漂浮狀態(tài);由圖乙知,此時(shí)容器中注入的水的質(zhì)量為m1=2.5kg-1.9kg=0.6kg,設(shè)柱體A的底面各為SA,則有m1=ρ水(0.04-SA)h1,據(jù)此求出柱體A的底面積;當(dāng)注水的深度為0.1m時(shí),由于A仍然處于漂浮狀態(tài),則柱體A所受浮力不變,即A浸入水中的高度仍然為0.06m,結(jié)合SA可求出此時(shí)A排開水的體積為V排=0.06SA,再利用阿基米德原理即可求出A所受的浮力。(4)將A豎直提高△h=0.01m后,A浸入水中的高度變?yōu)?.05m,即它排開水的體積減少了△V排=SA△h,也即是水面下降的高度為△h′=eq\f(△V排,S),然后求出A靜止時(shí)水的深度h2=h1-△h′,再根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p=ρgh即可求出此時(shí)水對容器底的壓強(qiáng)。解:(1)設(shè)h1=0.06m,則水對容器底部的壓強(qiáng)為:p=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa(2)由圖乙知,當(dāng)水的深度為h1=0.06m時(shí),A對容器底部壓力恰好為零此時(shí)容器對電子秤的壓力為F=G總=mg=2.5kg×10N/kg=25N容器對電子秤的壓強(qiáng)為p1=eq\f(F,S)=eq\f(25N,0.04m2)=625Pa(3)當(dāng)A對容器底部壓力恰好為零時(shí),有F浮=GA,此時(shí)A浸入水的高度為0.06m,A剛好處于漂浮狀態(tài);由圖乙知,此時(shí)容器中注入的水的質(zhì)量為m1=2.5kg-1.9kg=0.6kg,設(shè)柱體A的底面各為SA,則有m1=ρ水(0.04-SA)h1,即SA=0.04-eq\f(m1,ρ水h1)=0.04-eq\f(0.6kg,1.0×103kg/m3×0.06m)=0.03m2當(dāng)注水的深度為0.1m時(shí),由于A仍然處于漂浮狀態(tài),則柱體A所受浮力不變,即A浸入水中的高度仍然為0.06m,此時(shí)A排開水的體積為V排=0.06SA=0.06m×0.03m2=1.8×10-3m3由阿基米德原理得A所受的浮力為:F浮′=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.8×10-3m3=18N(4)將A豎直提高△h=0.01m后,A排開水的體積減少量為△V排=SA△h=0.03m2×0.01m=3×10-4m3水面下降的高度為△h′=eq\f(△V排,S)=eq\f(3×10-4m3,0.04m2)=7.5×10-3mA靜止時(shí)水的深度為h2=h1-△h′=0.1m-7.5×10-3m=0.0925mA靜止時(shí)水對容器底的壓強(qiáng)為P2=ρ水gh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.0925m=925Pa25.(2019·天水)科技小組的同學(xué)用泡沫塑料盒燈泡制作了一個航標(biāo)燈模具,如圖所示。航標(biāo)燈A總重4N,A底部與浮子B用細(xì)繩相連。當(dāng)水位上升時(shí),浮子B下降;水位下降時(shí),浮子B上升,使航標(biāo)燈A靜止時(shí)浸入水中的深度始終保持為5cm,航標(biāo)燈A排開水的質(zhì)量為500g。浮子B重0.5N(不計(jì)繩重和摩擦,g=10N/kg)。求:(1)航標(biāo)燈A底部受到水的壓強(qiáng)是多大?(2)航標(biāo)燈A靜止時(shí)受到的浮力是多大?(3)浮子B的體積為多大?【答案】解:(1)A底部受到水的壓強(qiáng):p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa;(2)航標(biāo)燈A靜止時(shí),根據(jù)阿基米德原理可得,A受到的浮力:FA浮=G排=m排g=0.5kg×10N/kg=5N;(3)A在浮力、重力和拉力作用下保持靜止,則繩子對A的拉力:F=FA?。璆A=5N-4N=1N,B受到繩子向下的拉力為:F′=F=1N,B在浮力、重力和拉力作用下保持靜止,則浮子B受到的浮力:FB浮=GB+F′=0.5N+1N=1.5N,由F浮=V排得,浮子B的體積:VB=V排=EQ\F(FB浮,ρ水g)=EQ\F(1.5N,1×103kg/m3×10N/kg)=1.5×10-4m3。答:(1)航標(biāo)燈A底部受到水的壓強(qiáng)是500Pa;(2)航標(biāo)燈A靜止時(shí)受到的浮力是5N;(3)浮子B的體積1.5×10-4m3。【解析】(1)知道航標(biāo)燈A底部所處的深度和水的密度,利用液體壓強(qiáng)公式求其受到的壓強(qiáng)大??;(2)知道航標(biāo)燈靜止時(shí)排開水的質(zhì)量,利用阿基米德原理求航標(biāo)燈受到的浮力;(3)航標(biāo)燈靜止時(shí),浮子B所受的浮力(豎直向上)等于豎直向下的重力加上拉力,而拉力等于航標(biāo)燈A受到的浮力減去航標(biāo)燈模型的總重,再根據(jù)阿基米德原理求浮子B的體積。本題考查了力的合成(三力平衡)、阿基米德原理、物體的浮沉條件(漂浮條件)、液體的壓強(qiáng)計(jì)算,正確對浮子B、航標(biāo)燈A進(jìn)行受力分析是本題的關(guān)鍵。26.(2019·湘潭)如圖1所示,彈簧測力計(jì)用細(xì)線拉著一長方體物塊A,從水池中豎直向上做勻速直線運(yùn)動,上升到水面以上一定的高度。物塊上升的速度為1cm/s,彈簧測力計(jì)示數(shù)F隨物塊上升的時(shí)間t變化的圖象如圖2所示。不計(jì)阻力及水面高度的變化,根據(jù)圖象信息(1)當(dāng)15s時(shí),測力計(jì)示數(shù)F=N。(2)物塊A重N,高度為cm。(3)當(dāng)t=0時(shí),A受到的浮力為N,此時(shí)A底部受到水的壓強(qiáng)大小為Pa。(4)物塊A的密度為多大?AFAF/Nt/s05510152025301015202530【答案】(1)15;(2)25;20;(3)20;2.5×103Pa;(4)物塊A的密度為1.25×103kg/m3?!窘馕觥坑蓤D2可知,0~5s,彈簧測力計(jì)示數(shù)不變,此時(shí)物塊浸沒水中;5s~25s,彈簧測力計(jì)示數(shù)變大,物塊逐漸露出水面;25s以后,物體露出水面,彈簧測力計(jì)的示數(shù)等于物塊重力。(1)由圖2直接可讀出當(dāng)15s時(shí),測力計(jì)示數(shù)。(2)25s以后,物體露出水面,由圖2直接可讀出當(dāng)25s以后測力計(jì)示數(shù),即為物塊A重力;根據(jù)物體A露出水面的所用時(shí)間,根據(jù)s=vt即可求出物體A的高度。(3)當(dāng)t=0時(shí),物塊浸沒水中;根據(jù)稱重法求出A受到的浮力為;根據(jù)s=vt求出深度,利用p=ρgh求出此時(shí)A底部受到水的壓強(qiáng);(4)根據(jù)阿基米德原理求出物塊A的體積,然后利用G=mg求出質(zhì)量,利用密度公式即可求出物體A的密度。解:由圖2可知,0~5s,彈簧測力計(jì)示數(shù)不變,此時(shí)物塊浸沒在水中;5s~25s,彈簧測力計(jì)示數(shù)變大,說明物塊逐漸露出水面;25s以后,物體全部露出水面,彈簧測力計(jì)的示數(shù)等于物塊重力。(1)由圖知,當(dāng)t=15s時(shí),彈簧測力計(jì)示數(shù)F=15N;(2)在25s后彈簧測力計(jì)的示數(shù)不變,物體全部露出水面,則物塊重GA=25N;5s~25s,物塊逐漸露出水面,即5s時(shí)物塊的上表面剛好達(dá)到水面,25s時(shí)物塊的下表面剛好離開水面,則可知物塊向上移動的距離即為物塊的高度,此過程用時(shí)t=25s-5s=20s,物塊的高度:h=vt=1cm/s×20s=20cm;(3)當(dāng)t=0時(shí),物塊A浸沒水中,受到的浮力:F?。紾A-F拉=25N-5N=20N;0~5s,物塊上升的高度:h′=vt′=1cm/s×5s=5cm;則由上圖可知,當(dāng)t=0時(shí),A底部所處的深度:hA=h′+h=5cm+20cm=25cm=0.25m,此時(shí)A底部受到水的壓強(qiáng):p=ρghA=1×103kg/m3×10N/kg×0.25m=2.5×103Pa;(4)物塊的質(zhì)量:mA=EQ\F(GA,g)=EQ\F(25N,10N/kg)=2.5kg,由F浮=ρ水V排g可得物塊的體積:VA=V排=EQ\F(F浮,ρ水g)=EQ\F(20N,1×103kg/m3×10N/kg)=2×10-3m3,物塊的密度:ρA=EQ\F(mA,VA)=EQ\F(2.5kg,2×10-3m3)=1.25×103kg/m3。27.(2019·懷化)某容器放在水平桌面上.盛有足量的水,現(xiàn)將體積為1.25×10-4m3,質(zhì)量為0.4kg的實(shí)心正方體放入水中,正方體不斷下沉,直到沉底,如圖所示。知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)求:(1)正方體受到的重力的大小;(2)正方體浸沒在水中受到的浮力的大小;(3)容器底部對正方體的支持力的大小和正方體對容器底部的壓強(qiáng)?!敬鸢浮浚?)4N;(2)1.25N;(3)F支=2.75N;1.1×103Pa【解析】(1)正方體受到的重力:G=mg=0.4kg×10N/kg=4N;(2)正方體浸沒在水中受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.25×10-4m3=1.25N;(3)容器底部對正方體的支持力:F支=G-F浮=4N-1.25N=2.75N;正方體對容器底部壓力:F=F支=2.75N;正方體對容器底部的壓強(qiáng):p=eq\f(F,S)=eq\f(2.75N,2.5×10-3m2)=1.1×103Pa28.(2019·煙臺)學(xué)習(xí)了密度和浮力的相關(guān)知識后,某學(xué)校綜合實(shí)踐活動小組利用彈簧測力計(jì)、合金塊、細(xì)線、已知密度的多種液體、筆、紙等,設(shè)計(jì)改裝成一支密度計(jì)。他們的做法是:在彈簧測力計(jì)下面掛一個大小適度的合金塊,分別將合金塊完全浸沒在水和煤油中,靜止時(shí)彈簧測力計(jì)示數(shù)如圖所示,在彈簧測力計(jì)刻度盤上標(biāo)上密度值。再將合金塊分別完全浸沒在不同的校驗(yàn)液體中,重復(fù)上述操作,反復(fù)校對檢驗(yàn)。這樣就制成一支測定液體密度的“密度計(jì)”。(g=10N/kg ρ煤油=0.8×103kg/m3)(1)求合金塊的密度。(2)利用學(xué)過的公式原理,從理論上分析推導(dǎo)說明,待測液體的密度和彈簧測力計(jì)的示數(shù)的關(guān)系式。指出改裝的密度計(jì)刻度是否均勻?改裝后密度計(jì)的分度值是多少?決定密度計(jì)量程大小的關(guān)鍵因素是什么?(3)計(jì)算說明密度為2.0×103kg/m3的刻度應(yīng)該標(biāo)在彈簧測力計(jì)的哪個位置?【答案】(1)4×103kg/m3;(2)ρ液=4×103kg/m3-F示×103kg/(N·m3),改裝的密度計(jì)刻度是均勻的;改裝后密度計(jì)的分度值是=0.2×103kg/m3;決定密度計(jì)量程大小的關(guān)鍵因素是合金塊的密度;(3)計(jì)算說明密度為2.0×103kg/m3的刻度應(yīng)該標(biāo)在彈簧測力計(jì)2N的位置?!窘馕觥浚?)根據(jù)稱重法測浮力F=G-F浮和阿基米德原理有:3.0N=G-ρ水gV=G-1.0×103kg/m3×10N/kg×V----①3.2N=G-ρ煤油gV=G-0.8×103kg/m3×10N/kg×V----②;由①②得:V=10-4m3;G=4N,合金塊的密度:ρ=eq\f(G,gV)=eq\f(4N,10N/kg×10-4m3)=4×103kg/m3;(2)由②得:F示=4N-ρ液×10N/kg×10-4m3;故待測液體的密度和彈簧測力計(jì)的示數(shù)的關(guān)系:ρ液=4×103kg/m3-F示×103kg/(N·m3)----③,由③知,ρ液與F示為一次函數(shù)關(guān)系,改裝的密度計(jì)刻度是均勻的;由③知,當(dāng)F示=4N時(shí),ρ液=0;當(dāng)F示=0時(shí),ρ液=4×103kg/m3;0~4N之間有20個格,改裝后密度計(jì)的分度值為:eq\f(4×103kg/m3,20)=0.2×103kg/m3,由③知,決定密度計(jì)量程大小的關(guān)鍵因素是合金塊的密度;(3)把ρ液=2.0×103kg/m3代入③得:F示=2.0N,即密度為2.0×103kg/m3的刻度應(yīng)該標(biāo)在彈簧測力計(jì)的2.0N位置處。29.(2019·通遼)2018年5月13日,中國首艘國產(chǎn)航母001A型航空母艦離開大連港碼頭,開始海試。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)請問:(1)航母001A設(shè)計(jì)排水量6.7×104t,那么它滿載時(shí)受到的浮力是多少?(2)海面下8m處的壓強(qiáng)是多少?(3)一位體重為600N的殲15艦載機(jī)飛行員,每只腳與水平甲板的接觸面積是200cm2,則他雙腳站立時(shí)對甲板的壓強(qiáng)是多少?【答案】(1)6.7×108N(2)8×104Pa(3)1.5×104Pa【解析】(1)物體所受浮力大小等于它排開液體所受重力;(2)根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p=ρgh計(jì)算;(3)根據(jù)p=EQ\F(F,S)計(jì)算;解:(1)根據(jù)阿基米德原理可得,該航母滿載時(shí)受到的浮力:F?。紾排=m排g=6.7×104×103kg×10N/kg=6.7×108N;(2)海面下8m處的壓強(qiáng):p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×8m=8×104Pa;(3)飛行員每只腳與水平甲板的接觸面積是200cm2,所以飛行員雙腳站立的受力面積:S=2×200×10-4m2=4×10-2m2,飛行員站立在水平甲板上,對甲板的壓力F=G,站立時(shí)對甲板的壓強(qiáng):p=EQ\F(F,S)=EQ\F(G,S)=EQ\F(600N,4×10-2m2)=1.5×104Pa30.(2019·鄂州)用彈簧測力計(jì)懸掛一實(shí)心物塊,物塊下表面與水面剛好接觸,如圖甲所示。由此處勻速下放物塊,直至浸沒于水中并繼續(xù)勻速下放(物塊始終未與容器接觸)。物塊下放過程中,彈簧測力計(jì)示數(shù)F與物塊下表面浸入水中的深度h的關(guān)系如圖乙所示。求:(1)物塊完全浸沒在水中受到的浮力;(2)物塊的密度;(3)從物塊剛好浸沒水中到h=10cm過程中,水對物塊下表面的壓強(qiáng)變化了多少Pa?【答案】解:(1)由圖象可知,彈簧測力計(jì)的最大示數(shù)F最大=15N,此時(shí)物塊未浸入水中,則物塊重力G=F最大=8N;物塊全浸入時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F示=4N,受到的浮力:F浮=G-F示=8N-4N=4N;(3)由F浮=ρ水gV排得物塊的體積:V=V排=EQ\F(F浮,ρ水g)=EQ\F(4N,1.0×103kg/m3×10N/kg)=4×10-4m3,物塊的質(zhì)量:m=EQ\F(G,g)=EQ\F(8N,10N/kg)=0.8kg,ρ物=EQ\F(m,V)=EQ\F(0.8kg,4×10-4m3)=2×103kg/m3;(3)由圖乙可知,h1=4cm時(shí)物塊剛好浸沒水中,從物塊剛好浸沒水中到h2=10cm過程中,物塊下表面變化的深度△h=h2-h(huán)1=10cm-4cm=6cm=0.06m,水對物塊下表面的壓強(qiáng)變化:△p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa。故答案為:(1)物塊完全浸沒在水中受到的浮力為4N;(2)物塊的密度2×103kg/m3;(3)從物塊剛好浸沒水中到h=10cm過程中,水對物塊下表面的壓強(qiáng)變化了600Pa。【解析】(1)由圖象可知,彈簧測力計(jì)的最大示數(shù),此時(shí)物塊未浸入水中,物塊重力等于最大示數(shù);由圖得出物塊全浸入時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù),利用稱重法求受到的浮力;(2)利用F浮=ρ液V排g求物體的體積,利用G=mg求物體的質(zhì)量,利用密度公式求物體的密度;(3)由圖乙可知,h1=4cm時(shí)物塊剛好浸沒水中,可求從物塊剛好浸沒水中到h2=10cm過程中物塊下表面變化的深度,利用p=ρgh求水對物塊下表面的壓強(qiáng)變化。31.(2019·銅仁)如圖所示,一個裝有水的圓柱形容器放在水平桌面上,容器中的水深h=20cm。某同學(xué)將一個實(shí)心物體掛在彈簧測力計(jì)上,在空氣中稱得物體的重力G=7.9N,再將物體緩慢浸沒在容器的水中,物體靜止時(shí)與容器沒有接觸,且容器中的水沒有溢出,彈簧測力計(jì)的示數(shù)F=6.9N。(g=10N/kg)求:(1)物體放入水中之前,容器底部受到水的壓強(qiáng)p;(3分)(2)物體浸沒時(shí)受到水的浮力F浮;(3分)(3)物體的密度ρ物。(4分)【答案】(1)2×103Pa;(2)1N;(3)7.9×103kg/m3【解析】(1)已知容器中的水深,利用p=ρgh可求得容器底部受到水的壓強(qiáng);(2)根據(jù)F浮=G-F拉可求得物體浸沒時(shí)受到水的浮力F浮;(3)由F浮=ρgV排可求得物體排開水的體積,即為物體體積,根據(jù)物體重力可求得其質(zhì)量,再利用密度公式可求得其密度。解:(1)物體放入水中之前,容器底部受到水的壓強(qiáng):p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;(2)物體浸沒時(shí)受到水的浮力:F浮=G-F拉=7.9N-6.9N=1N;(3)由F浮=ρgV排可得,物體排開水的體積:V排=eq\f
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