内容正文:
16 备考精练2 浮沉条件及其应用
题组一 基础通关练
1. B 2. B 3. B 4. B 5. A 6. C 7. C 8. A 9. B 10. C
11. B 12. C
13. 1.23×108 变小 小
14. 0.71 8
15.解:(1)“山东舰”满载时的排水量:m排=67 000 t=6.7×107 kg,
航母满载时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=6.7×107 kg×10 N/kg=6.7×108 N
(2)“山东舰”满载时海水对其底部所产生的压强:
p=ρ海水gh=1.03×103 kg/m3×10 N/kg×10.5 m=1.081 5×105 Pa
(3)舰载机继续向前滑行100 m的过程中平均速度:
v===40 m/s
16.解:(1)已知V排=4.0×10-5 m3,则
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4×10-5 m3=0.4 N
(2)由于物块漂浮在水面上,则物块的重力
G=F浮=0.4 N
则质量:m===0.04 kg
(3)物块恰好完全浸没在水中,排开水的体积变化:
ΔV=V物-V排=5×10-5 m3-4×10-5 m3=1×10-5 m3
则水的深度变化为:
Δh===0.002 m
所以水对容器底的压强增加:
Δp=ρgΔh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.002 m=20 Pa
17.解:(1)打开阀门前,物块A刚好完全浸没在水中,则V排=VA=1×10-3 m3,物体A受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3 m3=10 N
(2)弹簧恰好处于自然伸长状态,物块A处于漂浮状态,则
F浮′=G
即:ρ水gV排′=ρAgVA
ρ水×(1-)VA=ρAVA
ρA=ρ水=×1.0×103 kg/m3=0.6×103 kg/m3
(3)漂浮时,物块受平衡力,由题意知:
G=F浮′=ρ水gV排′=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(1-)×
1×10-3 m3=6 N
全部浸没时,根据物块A受平衡力作用可知:
弹力:F=F浮-G=10 N-6 N=4 N
由图像可知此时弹簧伸长了ΔL=2 cm
题组二 能力提升练
1. A 2. CD 3. AB 4. BC 5. BD 6. C 7. B 8. ABD
9. BCD
10.旧笔芯 竖直 相等 D
11.变小 4
12.(1)上浮 3.5×105 (2)35 000
13. 0.5 2 400 Pa
14.(1)2 (2)在液体的密度相同时,物体排开的液体的体积越大,受到的浮力越大 (3)2 (4)8 (5)沉底 0.7×103
15.解:(1)由题意可知,甲中玻璃杯A处于漂浮状态,受到的浮力和自身的重力相等,A受到的浮力:
F浮=GA=2.5 N
(2)玻璃杯A漂浮,根据浮力产生的原因可知,水对玻璃杯A底部的压力F=F浮=2.5 N,
则玻璃A底部受到的压强:
p===625 Pa
(3)由图乙可知,t1时刻和t2时刻,绳子处于拉直状态,A受到竖直向上的浮力、竖直向下A的重力和绳子的拉力处于平衡状态,由A受到的合力为零可得:
F浮=GA+F拉
t1时刻有:F浮1=GA+F1
t2时刻有:F浮2=GA+F2
则t1时刻到t2时刻玻璃杯A浮力的变化量:
ΔF浮=F2-F1=1.0 N-0.5 N=0.5 N
由F浮=ρgV排可得,玻璃杯A排开水体积的增加量:
ΔV浸=ΔV排===5×10-5 m3= 50 cm3
水面升高的高度:
Δh===1.25 cm
则加水的体积:
ΔV水=(S-SA)Δh=(100 cm2-40 cm2)×1.25 cm=75 cm3。
16.解:(1)当加入的水m水=3 kg时,p水=0.6×103 Pa,由p= ρgh可
得,水的深度:h===0.06 m =6 cm
(2)由于物体M刚好漂浮且露出水面的高度为4 cm,则物体M的高度:
H=h+h露=6 cm+4 cm=10 cm
由漂浮条件可知:F浮=G
即:ρ水V排g=ρ物V物g
则ρ水S圆柱体h浸g=ρ物S圆柱体Hg,
ρ物=ρ水=×1×103 kg/m3=0.6×103 kg/m3
(3)由ρ=可得,3 kg水的体积:
V水===3×10-3 m3
圆柱体周围的水的底面积:
S水===0.05 m2
由于加入的水等于7 kg与3 kg时压强分别为1.0×103 Pa、0.6×103 Pa,由p==得:
容器的底面积:
S====0.1 m2
圆柱体的底面积:
S圆柱体=S-S水=0.1 m2-0.05 m2=0.05 m2
则圆柱体的体积:
V=Sh=0.05 m2×0.1 m=0.005 m3
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3