内容正文:
专题3 浮力的计算
第九章 浮力与升力
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01
专题特训
02
核心素养特训
特训一
特训二
专题特训
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例1 一棱长为10 cm的正方体物块,用细线悬挂在水中静止时,细线对它的拉力大小为5 N,物块下表面到水面的距离为15 cm,如图所示.求:(g取10 N/kg)
(1)物块上表面受到水的压力大小;
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特训一 浸没状态下的计算
解:物块的上表面到水面的距离为
h2=h1-L=15 cm-10 cm=5 cm=0.05 m
则物块上表面受到水的压强为
p=ρgh2=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.05 m=500 Pa
物块上表面的面积为
S=L2=10 cm×10 cm=100 cm2=1×10-2 m2
物块上表面受到水的压力大小为
F=pS=500 Pa×1×10-2 m2=5 N
答:物块上表面受到水的压力大小为5 N;
(2)物块所受的浮力大小;
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解:由图可知,物块浸没在水中,则物块排开水的体积为
V排=V物=L3=10 cm×10 cm×10 cm=1×103 cm3=1×10-3 m3
则物块所受的浮力大小为
F浮=ρV排g=1.0×103 kg/m3×1×10-3 m3×10 N/kg=10 N
答:物块所受的浮力大小为10 N;
(3)物块的密度.
学习点拨:物体在浸没状态时,V排=V物.
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解:因为物块处于静止状态,所以物块受到的重力大小为
G=F拉+F浮=5 N+10 N=15 N
物块的质量为
答:物块的密度为1.5×103 kg/m3.
1.1如图所示,将质量为300 g的小球放入盛水的杯子中,静止后小球对杯底的压力大小为2 N,则小球的体积为__________m3;若将此小球放入某液体中,浸没时排开的液体的重力大小为1.2 N,则该液体的密度为________kg/m3.(g取10 N/kg)
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1.0×10-4
1.2×103
1.2沪苏通大桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件.假设一正方体构件被缓缓吊入江水中(如图甲所示),在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,正方体构件所受浮力F1、钢绳拉力F2随h变化的情况如图乙所示.则浮力F1随h变化的图线是图乙中的____,正方体构件的棱长为___ m,正方体构件所受的重力大小为________N.(g取10 N/kg)
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2
②
2×105
1.3如图甲所示,盛有水的圆柱形平底薄壁容器静止于水平桌面上,用弹簧测力计挂着一个长方体金属块,使其沿竖直方向缓慢浸入水中直至完全浸没(水未溢出),通过实验得出金属块下表面浸入水中的深度h与其排开水的体积V排的关系如图乙所示.已知金属块的质量为0.3 kg,金属块的底面积与容器的底面积之比为1∶5,则金属块的重力大小为____N.金属块的下表面浸入水中的深度为3 cm时,金属块受到的浮力大小为____N.金属块浸没后与金属块浸入之前相比,水对容器底部的压强增加了________Pa.(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
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3
0.3
100
例2 如图所示,用细线将长方体A和物体B相连后放入水中,两物体静止后恰好悬浮,此时A的上表面距水面0.2 m.已知A的体积为1.5×10-3 m3,所受重力大小为12 N;B的体积为1.0×10-3 m3.ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg.求:
(1)A的上表面所受水的压强;
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特训二 浮沉条件与阿基米德原理的综合应用
解: A的上表面所受水的压强
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m=2 000 Pa
答: A的上表面所受水的压强为2 000 Pa;
(2)细线对A的拉力大小;
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解:A受到的浮力大小
F浮A=ρ水VAg=1.0×103 kg/m3×1.5×10-3 m3×10 N/kg=15 N
此时A受到竖直向下的重力GA、绳子的拉力F和竖直向上的浮力F浮A处于平衡状态,所以,由A受到的合力大小为零,可得GA+F=F浮A
则细线对A的拉力大小
F=F浮A-GA=15 N-12 N=3 N
答:细线对A的拉力大小为3 N;
(3)B所受重力大小;
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解:B受到的浮力大小
F浮B=ρ水VBg=1.0×103 kg/m3×1.0×10-3 m3×10 N/kg=10 N
此时B受到竖直向下的重力GB和竖直向上的绳子的拉力F、浮力F浮B处于平衡状态,所以,由B受到的合力大小为零,可得B所受重力大小
GB=F+F浮B=3 N+10 N=13 N
答:B所受重力大小为13 N;
(4)剪断细线后,A静止时露出水面的体积.
学习点拨: