内容正文:
专题11 压强、浮力综合分析和计算(原卷版)
重难点1 注水模型类
重难点2 排水模型类
重难点3 出入水模型类
重难点4 漂浮模型类
重难点5 实际应用类
重难点1 注水模型类
【重难点分析】
1、液体的压强与液体的深度和密度有关,因此计算时关键找到“液体”的深度和密度。
2、当容器是柱形容器时,液体对容器底部压力等于液体重力时,先判断压力等于重力后利用p=求压强。
【重难点训练】
1.(2023•蜀山区二模)如图所示,将质量为320g,底面积为20cm2,高20cm的长方体木块放入一薄壁容器中,向容器内慢慢加水,当长方体一半浸入水中时停止加水。求:
(1)长方体木块此时受到的浮力;
(2)木块此时对容器底部的压强;
(3)继续向容器内加水,当木块对容器底部压力为0时,求此时木块排开液体的重力。
2.(2023•合江县模拟)如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为10cm的正方体物块A,往容器中缓慢加水(水未溢出),弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量关系如图乙所示。当容器中水的深度为30cm时,物块A有体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态。求:
(1)物块A的密度;
(2)当物块A恰好浸没时,弹簧的拉力;
(3)当物块A恰好浸没时水对容器底部的压强是多少?
3.(2023•宜春一模)如图所示,将密度为0.6×103kg/m3、高度为10cm、底面积为20cm2的实心圆柱体放入底面积为50cm2的水平放置的容器中,并向容器内加水(g取10N/kg)。
(1)圆柱体的重力为多大?
(2)当加水到4cm深时,水对容器底的压强为多大?
(3)继续向容器中加水,当圆柱体对容器底的压力刚好为零时,圆柱体浸入水中的深度是多少?
4.(2023•杜集区校级模拟)如图所示,足够高的薄壁圆柱形容器放在水平地面上,在容器底部固定一轻质弹簧(忽略弹簧体积),弹蓄上端连有一边长为10cm的正方体木块A,当木块A有的体积浸在水中,此时弹簧对木块A有一向下的拉力为F1=2N(不计弹簧所受的浮力),求:
(1)此时木块底部受到水的压强;
(2)木块A的密度;
(3)向容器内缓慢加水,直至木块A刚好完全浸没在水中,此时弹簧的形变量是多少?(在弹性限度内,弹簧的弹力F与其形变量△x间的关系为F=k△x,其中k=5N/cm)
5.(2023•栾城区模拟)水平桌面上放有一个底面积为2.5×10﹣3m2,高为0.12m的圆柱体,此时圆柱体对桌面的压强为7.2×102Pa。现将圆柱体轻轻放入一水槽中,向水槽中不断加水,如图所示,当水槽中水深为0.02m时,圆柱体仍静止在水槽底部(圆柱体底部与水槽底部不密合)。(g=10N/g,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)求图中水槽底部受到水的压强;
(2)求圆柱体的密度;
(3)继续向水槽中加水,当圆柱体对水槽底部压力为0时,求圆柱体露出水面的高度。
6.(2023•邛崃市模拟)如图甲所示,一个足够高的薄壁柱形容器放在水平桌面上,容器底面积为S1,容器中立放着一个底面积为S2=100cm2、高为H=18cm的均匀圆柱体物块A,A的底部与容器底部用一根细绳连在一起。现缓慢向容器中注水,每分钟注入水的质量为300g,当向容器中注水6min时,物块A对容器底部的压力恰好为0(如图乙),此时容器中水的深度为h1=9cm。已知细绳长度为L=8cm,能承受的最大拉力为6N,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,物块A不吸水,忽略细绳的体积、液体扰动等其他次要因素。
(1)求物块A对容器底部的压力恰好为0时所受的浮力大小。
(2)在图乙的情况下继续缓慢向容器中注水,直至细绳断开,停止加水,细绳断开前瞬间(如图丙)水对容器底部的压强为p1,当物块A静止后水对容器底部的压强为p2。求从p1到p2的压强变化量Δp。
(3)在图甲的情况下开始缓慢向容器中注水,求此过程中容器底部所受水的压强p与注水时间tx(单位:min)的函数关系式(tx≥14min)。
重难点2 排水模型类
【重难点分析】
1、从图象中得出有关信息,根据二力平衡然后受力分析,结合浮力与压强解决问题。
2、相关公式:F浮=ρ液gV排、p=ρgh。
3、根据物块完全浸没时,拉力F=F浮﹣G结合图象数据得出细绳对物块的拉力。F浮=G+F拉,求出F浮。
【重难点训练】
7.(2023•青白江区模拟)如图所示水平桌面上放有一个柱形游壁容器,底面积为200cm2,容器足够高,最初容器里面盛水10cm深,现将底面积为50cm2、质量为400g、密度为0.8g/cm3的不吸水圆柱体用轻质细线挂在测力计下,由图示位置缓慢竖直向下浸入水。ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。
(1)求圆柱体的体积;
(2)圆柱体下降过程中,