内容正文:
第十章 浮力
专题(七) 压强和浮力问题的综合分析与计算
类型一 压强和浮力问题的定性分析
1. (2023·北京门头沟一模)两个完全相同的圆柱形容器静止放在水平桌面上,装有两种不同的液体,将两个完全相同小球分别放在两种液体中,静止时小球浸入两种液体的情况如图所示,两容器中液面相平。甲、乙两容器中的液体密度分别为ρ1和ρ2;甲、乙两容器中的液体对小球产生的浮力分别为F1和F2;甲、乙两容器中液体对容器底部的压强分别为p1和p2;甲、乙两容器对桌面的压力分别为F1'和F2'。则下列判断中正确的是( D )
D
A. ρ1<ρ2 B. p1=p2
C. F1>F2 D. F1'>F2'
第1题
1
2
3
4
5
2. (2023·北京东城一模)如图所示,在水平桌面上有甲、乙两个完全相同的烧杯,烧杯内盛有两种不同的液体,将体积相等的A、B两个物体分别放入两种液体中,静止时两烧杯内液面相平。若物体A的质量大于物体B的质量,则下列说法正确的是( D )
第2题
D
A. 甲烧杯中液体的密度等于乙烧杯中液体的密度
B. 物体A排开液体的重力小于物体B排开液体的重力
C. 甲烧杯底受到液体的压力等于乙烧杯底受到液体的压力
D. 甲烧杯对桌面的压强大于乙烧杯对桌面的压强
1
2
3
4
5
3. (2023·白山浑江一模)水平桌面上放有完全相同的甲、乙两个烧杯,烧杯内分别盛有M、N两种液体,将质量相等、体积不等的正方体物块A、B分别放入两烧杯中,静止时如图所示,液面刚好相平,则下列说法错误的是( B )
A. 物块A排开液体的质量等于物块B排开液体的质量
B. 甲烧杯对桌面的压强等于乙烧杯对桌面的压强
C. 液体M对杯底的压强大于液体N对杯底的压强
D. 若将A、B同时放入M液体中,则静止时A、B底面受到液体的压力相等
第3题
B
1
2
3
4
5
类型二 压强和浮力问题的定量计算
4. (2023·滨州)“且夫水之积也不厚,则其负大舟也无力。覆杯水于坳堂之上,则芥为之舟;置杯焉则胶,水浅而舟大也。”出自战国庄子的《逍遥游》。从文中大舟与水的关系,我们可以得到这样的启示:求大学问,干大事业,必须打下坚实、深厚的基础。但从物理的角度,“水之积也不厚,则其负大舟也无力。”是指水的深度还是水的质量呢?即物体能否在水中漂浮(所受浮力的大小),究竟与水的深度有关还是与水的质量有关呢?
1
2
3
4
5
为了探究这一问题,某兴趣小组用烧杯、水、圆柱形木块、刻度尺等器材,进行了如下探究,如图所示。将两个完全相同的底面积为8cm2,高为10cm的圆柱形木块,分别放入底面积为10cm2和12cm2的甲、乙两个容器中。分别向两个容器中加水,观察和记录每个容器每次加水的深度和木块的状态,实验数据及现象记录如表所示。实验中,容器足够高,无水溢出,不考虑木块吸水,ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg。根据实验现象和实验数据,求:
1
2
3
4
5
实验序号 甲容器中水深h 甲容器中木块状态 乙容器中水深h 乙容器中木块状态
1 4cm 不能浮起 4cm 不能浮起
2 5cm 不能浮起 5cm 不能浮起
3 6cm 刚好浮起 6cm 刚好浮起
4 7cm 浮 起 7cm 浮 起
1
2
3
4
5
(1) 甲容器中木块刚好浮起时,水对容器底部的压强。
解:(1) 600Pa
第4题
(2) 木块的密度。
解:(2) 0.6×103kg/m3
1
2
3
4
5
解:(3) 由表中数据可知木块刚好浮起时,
甲、乙容器中水的深度均为6cm,则甲、乙容器中水
的体积分别为V水甲=(S甲-S木)h=(10cm2-8cm2)×6cm=12cm3,V水乙=(S乙-S木)h=(12cm2-8cm2)×6cm=24cm3,由ρ=可知,
第4题
(3) 木块刚好浮起时,甲、乙容器分别加入水的质量。并由计算结果和实验现象判断:木块能否浮起,取决于容器中水的深度还是水的质量?
1
2
3
4
5
甲、乙容器中水的质量分别为m水甲=ρ水V水甲=1×103kg/m3×12×10-6m3=1.2×10-4kg=12g,m水乙=ρ水V水乙=1×103kg/m3×24×10-6m3=2.4×10-4kg=24g,即木块刚好浮起时,甲、乙容器中加入水的质量不同,而加入水的深度相同,因此木块能否浮起,取决于容器中水的深度
1
2
3
4
5
(4) 实验完成,把木块从甲容器拿出,甲容器对桌面压强的变化量。
解:(4) 480Pa
第4题
1
2
3
4
5
5. (2022·长沙)一个不吸收液体的圆柱体重5N,底面积S1=2.5×10-3m2。如图所示,将圆柱体浸没在水中,弹簧测力计的示数为3N,已知ρ水=1.0×103kg/m3, g取10N