第8招 浮力中的平衡问题 极速提分 2023-2024学年教科版八年级物理下学期

浮力中的平衡问题 第8招 教科版八年级物理（下）极速提分 ⁠ 有一棱长为10 cm，密度为0.6×1kg/m3的正方体木块，用细线系在容器底，在水中的位置如图所示。求：（g取10 N/kg） （1）木块所受的浮力大小。 （2）细线的拉力大小。 （3）剪断细线后，木块静止时，木块下表面所受水的压强。 解：（1）因为木块浸没，所以V排＝V＝（10 cm）3＝1 000 cm3＝1×1m3，木块所受浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×1kg/m3×10 N/kg×1×1m3＝10 N。 （2）木块所受重力G木＝mg＝ρVg＝0.6×1kg/m3×1×1m3×10 N/kg＝6 N。因为木块处于平衡状态，F浮＝F拉＋G，所以细线对木块的拉力F拉＝F浮－G＝10 N－6 N＝4 N。 （3）因为木块浸没时，F浮＞G木，所以剪断细线后，木块静止时将漂浮在水面上，木块静止时所受浮力F浮'＝G木＝6 N，因为浮力是液体对物体上、下表面的压力差，所以木块下表面受到水的压力F＝F浮'＝6 N，下表面受到水的压强p＝＝＝600 Pa。 技巧1⁠ ⁠ 二力平衡 1.小明将底面积为S2的柱状蜡烛底部表面烧熔化，然后迅速压在底面积为S1的容器底部，向容器中加水至刚好淹没蜡烛，测得水深为h1（蜡烛与容器底贴合，如图甲所示）；接着他移动一下蜡烛，发现最终蜡烛漂浮在水面，测得此时水深为h2，已知水的密度为ρ水。根据以上信息得出的以下结论正确的是（　　） A.图甲中蜡烛所受浮力为ρ水gS2h1 B.图甲中蜡烛处于悬浮状态 C.图乙中蜡烛所受浮力为ρ水g（S1h1－S1h2） D.蜡烛密度为ρ水 由题意知，题图甲中蜡烛下表面与容器底贴合，蜡烛不受浮力，故A、B错误；题图甲中水的体积V水＝S1h1－S2h1，题图乙中蜡烛排开水的体积V排＝V总－V水＝S1h2－（S1h1－S2h1）＝S1h2－S1h1＋S2h1，题图乙中蜡烛所受浮力F浮＝ρ水g（S1h2－S1h1＋S2h2），故C错误； 【点拨】 因为题图乙中蜡烛漂浮，所受浮力等于重力，所以蜡烛所受重力G＝F浮＝ρ水g（S1h2－S1h1＋S2h1），蜡烛的密度ρ＝＝＝＝ρ水，故D正确。 【答案】D 2.如图所示，水平桌面上有一底面积为30 cm2的圆柱形薄壁容器，容器中竖直放置一个底面积为10 cm2的圆柱形物块。向容器中缓慢加600 g水后，物块对容器底部的压力恰好为零。若g取10 N/kg，ρ水为1.0 g/cm3，则加水完成后，物块所受的浮力大小为 　3　⁠N。 3　 由ρ＝可得，加入水的体积V水＝＝＝600 cm3，向容器中缓慢加600 g水后，物块对容器底部的压力恰好为零，说明此时物块恰好处于漂浮状态，但还没有离开容器底部，加入的水分布在物块的周围，此时水的深度h＝＝＝30 cm，物块排开水的体积V排＝S物块h＝10 cm2×30 cm＝300 cm3＝3×1m3，物块受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3×10－4 m3＝3 N。 【点拨】 技巧2⁠ ⁠ 三力平衡 3.如图所示，用测力计悬挂重6 N的金属块浸入水中，静止时测力计的示数为4 N，此时金属块所受浮力的大小和方向分别是（　　） A.6 N，竖直向上 B.4 N，竖直向下 C.2 N，竖直向下 D.2 N，竖直向上 以金属块为研究对象，金属块所受重力G＝6 N，金属块浸入水中静止时，测力计的示数F示＝4 N，金属块受到的浮力F浮＝G－F示＝6 N－4 N＝2 N，方向竖直向上，故D正确。 【答案】D 【点拨】 （1）求水对容器底部的压强。 （2）求水对容器底部的压力。 （3）当用力F将木块向下压1 cm后，木块刚好浸没，水未溢出（如图乙所示），求F的大小。 技巧3⁠ ⁠ 多过程的简单平衡问题 4.[2023·南充]如图甲所示，圆柱形木块漂浮在装有水的圆柱形容器中，已知木块受到的重力为2 N，底面积为50 cm2，容器的底面积为100 cm2，容器中的水深40 cm。（g取10 N/kg） 【解】（1）水对容器底部的压强p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×40×10－2 m＝4 000 Pa。 （2）水对容器底部的压力 F＝pS＝4 000 Pa×100×10－4 m2＝40 N。 （3）题图甲中木块处于漂浮状态，F浮甲＝G木＝2 N；木块刚好浸没时，设水面上升的高度为Δh，此时木块浸入水中的体积的变化量ΔV＝S木（Δh＋1 cm）＝S容Δh，即50 cm2×（Δh＋1 cm）＝100 cm2×Δh，解得Δh＝1 cm，则ΔV＝S木（Δh＋1 cm）＝50 cm2×（1 cm＋1 cm）＝100 cm3＝1×10－4 m3，木块受到的浮力的