专题7 浮力（2）压轴培优专题训练-2021-2022学年八年级下册物理《压轴挑战》期末培优专题训练（人教版）

专题7 浮力（2）压轴培优专题训练（解析版） 1．一个正方体合金块沉在水底，用粗细和质量均不计的细绳系住，挂在弹簧测力计下端，现将物体竖直向上拉出水面，如图甲所示。从第2秒开始物体始终保持匀速运动，整个过程中，弹簧测力计的拉力F随时间t的变化关系如图乙所示：（水足够多，忽略液面的变化） （1）合金块的重力是　50　N，露出水面前合全块受到水的浮力是　10　N； （2）在1s时，金属块对容器底的压力是　20　N，金属块受到的合力是　0　N。 （3）做匀速运动时物体的速度是　0.05　m/s。 （4）物体静止在水底时，水对物体上表面的压强是　2000　Pa．（ρ水＝1×103kg/m3；g＝10N/kg） 【答案】（1）50；10；（2）20；0；（3）0.05；（4）2000。 【解答】解：（1）由图示图像可知，金属块的重力：G＝50N； 金属块离开容器底而露出水平前，测力计示数为金属块受到的浮力为F浮＝G﹣F1＝50N﹣40＝10N； （2）由图示图像可知，1s时，测力计示数为F2＝20N， 则金属块对容器底的压力为：N＝G﹣F浮﹣F2＝50N﹣10N﹣20N＝20N， 此时金属块静止，处于平衡状态，所受合力为零。 （3）由浮力公式：F浮＝ρgV排可知，金属块的体积： V＝V排＝＝＝0.001m3， 金属块的边长：L＝＝＝0.1m， 由图示图像可知，金属块从上表面露出水面到完全离开水面需要的时间为8s﹣6s＝2s， 金属块的速度：v＝＝＝＝0.05m/s； （4）由图示图像可知，金属块上表面到达水面需要的时间为4s（即BC段时间为4s，而AB段表示拉力逐渐增大但物体仍然静止）， 金属块静止在水中时上表面到水面的距离：h＝vt＝0.05m/s×4s＝0.2m， 物体静止在水底时，水对物体上表面的压强：p＝ρgh＝1×103kg/m3×10N/kg×0.2m＝2000Pa； 故答案为：（1）50；10；（2）20；0；（3）0.05；（4）2000。 2．如图甲所示，用弹簧测力计将一长方体物体从装有水的柱形容器中匀速拉出，t＝0s时，物体的下表面与容器底部接触且对容器底部没有压力，已知柱形容器的底面积为100cm2，物体匀速上升的速度是6cm/s，拉力随时间的变化关系如图乙所示。求： （1）当物体全部浸没水中，物体受到的浮力是多少N？ （2）物体的密度是多少g/cm3？ （3）当t＝2s时，水对容器底部的压力是多少N？ 【解答】解：（1）由乙图可知，物体的重力G＝5N，全部浸没时，弹簧测力计的示数F示＝3N； 根据称重法，物体全部浸没时受到的浮力F浮＝G﹣F示＝5N﹣3N＝2N； （2）物体的质量m＝＝＝0.5kg； 物体的体积V物＝V排＝＝＝2×10﹣4m3； 物体的密度ρ＝＝＝2.5×103kg/m3＝2.5g/cm3； （3）在0s～2s时间内，物体刚好从容器底部上升到上表面与水面相平，物体上升的高度h1＝vt1＝6cm/s×2s＝12cm； 物体从上表面露出水面至全部露出水面，用时t2＝1s，该过程中物体上升的高度h2＝vt2＝6cm/s×1s＝6cm； 物体的体积V物＝2×10﹣4m3＝200cm3； 物体从上表面露出水面至全部出水面，水面下降的高度h3＝＝＝2cm； 由下图可知，t＝2s时容器中水的深度等于前3秒内物体上升的高度加上水面下降的高度， 当t＝2s时容器中水的深度h＝h1+h2+h3＝12cm+6cm+2cm＝20cm； 当t＝2s时，水对容器底部的压强p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10﹣2m＝2000pa； 此时水对容器底部的压力F＝pS＝2000pa×100×10﹣4m2＝20N。 答：（1）当物体全部浸没水中，物体受到的浮力是2N； （2）物体的密度是2.5g/cm3； （3）当t＝2s时，水对容器底部的压力是20N。 3．底面积为400cm2、重2N的薄壁圆柱形容器放在水平地面上，用原长为16cm的弹簧将边长为10cm的正方体A的下表面中点与容器底部相连，向容器内加水至A刚好浸没，如图甲所示，此时弹簧长18cm，A对弹簧的拉力为F1．现打开阀门B缓慢放水，当A对弹簧的作用力大小再次等于F1时关闭阀门B．已知弹簧受力F的大小与弹簧长度的变化量△x间的关系如图乙所示。不计弹簧的体积及其所受的浮力。求： （1）物体A浸没时受到的浮力； （2）正方体A的密度； （3）从开始放水到关闭阀门B，放出水的质量。 【解答】解：（1）物块A体积： VA＝（10cm）3＝103cm3＝10﹣3m3， 因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等， 所以，物体A浸没时受到的浮力： F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3＝10N； （2）