专题22 浮力的综合计算及分析-2023年中考物理毕业班二轮热点题型归纳与变式演练（全国通用）

专题22 浮力的综合计算及分析 目录 一、热点题型归纳 【题型一】 计算及分析浮力综合题 二、最新模考题组练 【题型一】计算及分析浮力综合题 【典例分析】 小文同学借助力传感开关为自家太阳能热水器设计向水箱注水的自动控制简易装置。装置示意图如图所示，太阳能热水器水箱储水空间是底面积0.4m2，高0.6m的长方体。考虑既充分利用太阳能又节约用水，小文设计水箱储水量最少不少于0.04m3，最大不超过0.16m3（图中未标注最大和最少水位）。力传感开关通过细绳在水箱内悬挂一根细长的圆柱形控制棒，并根据受到的细绳拉力大小打开水泵开关向水箱注水，或者断开水泵开关停止向水箱注水，水泵开关状态与细绳拉力大小的关系如表所示。 细绳拉力F F≥16N 16N>F>8N F≤8N 减小过程中 增大过程中 开关状态 打开 打开 断开 断开 已知控制棒重G=18N，密度ρ=1.5×103kg/m3。不计细绳质量与体积，计算储水量时控制棒排水体积忽略不计，水的密度ρ0=1.0×103kg/m3，g取10N/kg。小文完成设计和安装，自动控制简易装置按照设计正常工作。求： （1）水箱底受到水的最大压强； （2）控制棒排开水的最小体积； （3）控制棒的长度。 【提分秘籍】 浮力综合题是指某两种或某几种计算浮力的方法相融合，利用计算浮力的方法的展开式解答与之相关联的物理量，如求物体的密度、液体的密度、物体的质量、排开液体的体积等。常见的浮力综合题主要有两类：称重法与阿基米德原理综合；漂浮、悬浮条件与阿基米德原理综合。 如何解答浮力计算题，方法总结如下： （1）明确研究对象所处的浮沉状态及运动状态，即物体是“漂浮”、“悬浮”还是“被绳或弹簧秤吊着静止或做匀速直线运动”。审题时要抓住题目中的关键词语和信息，找出隐含条件，确定是哪一类问题，找出适当的公式.如：看到“漂浮”“悬浮”“露出水面”“轮船在海上航行”等信息，确定用漂浮或悬浮法和阿基米德原理结合解题，列出相应公式F浮=G物和F浮＝G排；看到“弹簧测力计吊着物体”，确定用称重法和阿基米德原理结合解题，列出相应的公式F浮=G-F拉和F浮＝G排。 （2）正确分析研究对象在竖直方向上的受力情况，并画出物体的受力示意图，在图中标出已知力与未知力。 （3） 根据研究对象所处的状态列出力平衡方程，然后根据所求的未知量对公式进行合理变形或展开。用已知量和未知量来表示力。 如F浮=G物，可以变形为ρ液gV排=ρ物V物g即ρ液V排=ρ物V物。变形后，此类型题可以求的物理量(密度和体积)有四个：ρ液、V排、ρ物、V物，任意知道三个量，可求第四量。 （4）代入数值求解。 【变式演练】 1．（2022·内蒙古兴安盟·统考中考真题）在物理实验操作考核中，水平桌面上放置底面积为100cm2圆柱形容器（不计容器壁厚度），内有一定量的水（如图甲）。某考生用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体，从水面开始缓慢浸入水中，拉力F与圆柱体下表面到水面的距离h变化关系如图乙所示。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求： （1）圆柱体浸没在水中时所受到的浮力； （2）圆柱体的体积； （3）圆柱体的密度。 2．（2022·贵州铜仁·统考中考真题）如图所示，将边长为20cm的正方体放入水中，正方体浸入水中的深度为10cm，已知水的密度为1×103kg/m3 ，g=10N/kg。求： （1）水对正方体下表面的压强； （2）正方体受到的浮力； （3）正方体的密度。 3．（2022·山东青岛·统考中考真题）某兴趣小组制作了一只平底小船，重力为1.2N，放在水平桌面上，与桌面的接触面积为 。 （1）求小船对水平桌面的压强； （2）如图甲所示，把小船放入盛有适量水的长方体水槽中，漂浮在水面上。在小船中放入金属块后，小船仍漂浮在水面上，排开水的体积增加了。求金属块的质量（g＝10N/kg，）； （3）小组成员通过探究发现，可以利用图甲装置的液面升降来测量物体的质量和体积，从而求出物体的密度。实际测量过程中，发现水面升降不明显，于是想出了一个将水面升降放大的方法：如图乙所示，使一束激光与水平面成角斜射到水面，反射光照射在水平标尺上的A点；当水面上升 时，光点A移动了距离l，推理可知二者关系为，改变角可调节放大倍数；实际测量时，保持入射光不变，标记光点A的位置。将待测物体放入小船中，小船仍漂浮，光点A移动的距离记为；将物体从小船中取出，使其浸没于水中，光点A移动的距离记为。请你推导出物体密度的表达式（水的密度用表示）。 4．（2022·山东潍坊·统考中考真题）图甲是某卫生间马桶水箱的进水调节装置，图乙为其结构示意图，浮臂AB可视为绕点转动的杠杆，，，A端通过细连接杆AC与柱状浮筒连接，浮筒质量为，端通过细连接杆BD与圆饼