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素养综合练测12
浮力的相关计算
2023益阳物理
目
录
1
素养达标
2
素养提优
1
素养达标
1.小华采用如下方法测量一物块(不溶于水)的密度:弹簧测力计悬挂物块静止时的示数为F1=3.0 N(如图甲所示);将物块浸没在水中,静止时弹簧测力计的示数为F2=2.0 N(如图乙所示)。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)求:
甲
乙
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(1)物块的质量m;
解:(1)由G=mg可得,物块的质量:m===0.3 kg;
(2)物块的体积V;
解:(2)物块受到的浮力:F浮=F1-F2=3.0 N-2.0 N=1.0 N,
物块浸没在水中,故物块的体积:V=V排===1×10-4 m3;
甲
乙
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(3)物块的密度ρ。
解:(3)物块的密度:ρ===3×103 kg/m3。
甲
乙
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2.用手将一个质量为500 g、边长为10 cm的正方体物块浸没于水中,使物块上表面离水面20 cm。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)求:
(1)物块下表面受到水的压强;
解:(1)物块下表面距离水面的深度:h=10 cm+20 cm =30 cm=0.3 m,
则物块下表面受到水的压强:p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m=3×103 Pa;
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(2)物块上下表面受到的压力差;
解:(2)物块的体积:V物=(10 cm)3=1×103 cm3=1×10-3 m3,
因物块浸没,则物块受到的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gV物=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3 m3=10 N,
根据浮力产生的原因可知,物块上下表面受到的压力差等于浮力,即:F向上-F向下=F浮=10 N;
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(3)放手后,物块最终静止时受到的浮力。
解:(3)物块的重力:G物=m物g=500×10-3 kg×10 N/kg=5 N,
因F浮>G物,所以放手后物块会上浮,最终漂浮在水面,根据二力平衡条件可得,物块最终静止时受到的浮力:F'浮=G物=5 N。
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3.某容器放在水平桌面上,盛有足量的水。现将边长为0.01 m、质量为2 g的实心正方体放入水中,正方体不断下沉,直到沉底,上表面离水面0.02 m,如图所示。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)求:
(1)正方体受到的重力;
解:(1)正方体受到的重力:G=mg=2×10-3 kg×10 N/kg=0.02 N;
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(2)正方体浸没在水中受到的浮力;
解:(2)因为物体浸没,故排开液体的体积:V排=V物=(0.01 m)3=1×10-6 m3,
则物体所受浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-6 m3=0.01 N;
(3)正方体上表面受到的压强;
解:(3)正方体上表面受到的压强:p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.02 m=200 Pa;
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(4)容器底部对正方体的支持力。
解:(4)由图可知,物体受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和支持力的作用,并在这三个力的作用下保持平衡,
所以,容器底部对正方体的支持力:F支=G-F浮=0.02 N-0.01 N=0.01 N。
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素养提优
4.我国自主设计研发的“蛟龙号”载人深潜器不断刷新潜水深度纪录,为我国探究深海海洋资源提供了大量宝贵资料。“蛟龙号”的一些主要参数如表所示,“蛟龙号”可在潜水器外搭载几块压载铁块作无动力下潜。在一次下潜中,搭载3名乘员下潜到7 200 m深处作业,3名乘员总质量为180 kg,自带装备总质量为220 kg,海水的密度取1.0×103 kg/m3,压载铁的密度为7.9×103 kg/m3,g=10 N/kg。求:
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项目 参数
规格 长8.2 m,宽3.0 m,高3.4 m
空重 22 t(不含乘员、装备、压载铁块)
最大负荷 220 kg(不含乘员)
乘员 准载3人,每人不超