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专题04—讨论型浮力与压强的综合计算专题
考点01:截取类固体压强的讨论型综合计算题:
将某一固体截取一部分体积后通常会导致固体的重力及物体与接触面的面积发生变化,因而导致物体对水平面的压力及压强发生相应的变化。
(1)如将物体水平截取,剩余物体对水平的压力减小,面积不变因而对接触面的压力与压强均会发生变化。
(2)如将一规则固体竖直截取,剩余物体对水平面的压力和面积同时改变,根据P=ρgh,可知:此种情况剩余物体对水平面的压力减小,但压强不变。
(3)如两个物体,将其中一个物体截取一部分后叠加在另一个物体,应注意两个物体对水平面的压力与压强均会发生改变,对于截取的物体对水平面减少的压力为△mg,对于叠加的物体对水平面增加的压力为△mg,此种题型通常根据两个物体截取和叠加后压强的关系列出等式,然后求出相关的物理量。
【易错警示】对于截取的题型,当物体截取后,讨论剩余物体对水平面的压力与压强变化时即要考虑物体对水平的压力变化,又要同时考虑物体与水平面的接触面积是否也发生了改变,且忌“顾此失彼”。
例1:(2020石家庄新华区一模)甲、乙两个质地均匀的正方体分别放置于水平地面上,甲的质量为6kg,边长为0.1m,乙的密度为4×103kg/m3,边长为0.2m,g=10N/kg,求:(1)正方体甲的密度;
(2) 正方体乙对水平地面的压强P;
(3)如果沿竖直方向在两正方体上分别截去宽度为L的部分并分别放在各自剩余部分上方,示意图如下图所示,请判断这种方法能否使它们对水平地面的压强相同,若不行请说明理由;若行,请计算截去部分的宽度L。
【变式1—1】(2020河北盐山二中三模试题)放置在水平地面上的两个物体A和B均为实心长方体,它们的长、宽、高如图所示,物体A的密度为0.8×103kg/m3,物体B的质量为9.6kg,求:(1)物体A的质量?
(2)求长方体A、B的重力之比GA:GB。
(3)若长方体A、B的右侧沿竖直方向按相同比例截取一部分长方体,叠放在对方剩余部分的上表面,这时A、B剩余部分对水平地面的压强为PA′、PB′,请通过计算比较它们的大小关系及其对应的比例n的取值范围?
【变式1-2】(2020河沧州中考三模试题)如图所示,边长分别为0.2m和0.3m的实心正方体A、B放置在水平地面上,物体A的密度为2×103kg/m3,物体的质量为13.5kg,求:(1)物体B的密度?
(1) 物体A对水平地面的压强?
(3)若在正方体A、B上沿水平方向分别截去相同体积V后,A、B剩余部分对水平地面的压强分别为P′A和P′B,请通过计算比较它们大小关系及其对应的的V的取值范围?
考点02:液面升降类液体压强的讨论型综合计算题
(1)某容器内盛有适量的液体,放入物体后,若液体不外溢通常会导致液面的上升,从而导致液体对容器底的压力与压强增加,容器对水平接触面的压力与压强也会相应增加;反之将原浸在液体的某一物体取出后,通常会导致液面下降,导致液体对容器的压力与压强减小,容器对水平面的压力与压强也会减小。
(2)如原容器盛满液体,放入物体后无论物体在液体中处于何种状态,液体必须溢出,但容器内液面的深度不会改变,因而液体对容器底的压力与压强不会改变,但由于放入的物体和溢出的液体重力不一定相等,因而此题型应讨论出容器内增加的物体的重量与溢出液体的重量的关系,才能确定容器最终对水平面的压力与压强的增、减量。
【帮你归纳】将物体放入液体后,通常应先根据物体的密度与液体密度的关系判定出物体在液体中的沉浮情况,从而确定物体排开液体的体积,然后根据△h=V排/S容来确定液面变化的高度,进而计算出液体对容器底的压强变化量。
(1) 如液体不外溢,将物体放入容器内液体后,如物体漂浮或悬浮,则液体对容器底增加的压力即为物体的重力,液体对容器底增加的压力△P=G物/S容,容器对水平面增加的压力也为物体的重力,对水平增加的压强同样为△P=G物/S容。
(2) 如将一物体放入液体,液体不外溢但物体沉于容器底部,此种情况液体对容器底增加的压力为物体的浮力值,此时液体对容器底增加的压强△P=F浮/S容,也可以根据△h=V物、/S容先计算出液面的变化量再根据△P=ρg△h计算出液体对容器压强的变化量。如将一个悬挂的物体浸在液体中,液体对容器增加的压力也为物体的浮力值,变化的压强计算方法同上。
(3)如容器内放入物体后液体外溢在计算液体对容器底的压力与压强的变化及计算容器对水平面的压力也压强的变化时,不但要考虑,容器内液面的变化情况还要根据物体的沉浮情况确定物体的重力与G排和G溢的关系,才能进行相应的计算。
例1:(2020张家口桥东区一模试题)如图所示,底面积为100cm2的薄壁圆柱形容器中,盛有适量的水,重力为12N,体积为0.002cm3的木块A漂浮在水面上,如