培优专题3　密度、压强、浮力综合（课件PPT）-【卓文中考·加速度】2024年河北中考物理复习

2024河北中考 物理 《精讲册》 《精练册》 《玩转教材素材》 《答案精析》 《选填题组》 软件使用 编辑修改 便捷操作 本课件使用WPS2019版本制作，建议老师使用相应软件打开 本课件全文可单击进行编辑修改 目录、返回目录设置对应超链接，点击即可跳转至相应页面；答案添加动画效果，使用更方便 课件说明 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　 密度、压强、 浮力综合 类型1　基础模型 类型4　最值、临界问题的相关计算 类型3　压强变化量的相关计算 类型2　密度、压强、浮力判断 （2023.21、2022.37、2020.38、2018.21） 模型图示 ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ 物体受力分析（请作出部分图中受力分析示意图） ⁠ ⁠ ①⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ 基础模型 类型　 1　 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 模型图示 ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ 浮力计算 F浮＝ ④ 　G物　⁠ F浮＝G物 F浮＝ G物－F支 F浮＝ ⑤ 　G物＋F　⁠ F浮＝ G物＋F F浮＝ ⑥ 　G物－F　⁠ 液体对容器底的压强 p＝⑦ 　ρgh　⁠ G物 G物 ＋F　 G物－ F　 ρgh　 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 模型图示 ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ 容器整体 受力分析 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 模型图示 ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ 水平面所 受的压力 F压＝G总＝⑧ 　G液＋G物＋G容　⁠ F压＝G总＋ F＝G液＋ G物＋G容＋ F＝G液＋ G容＋F浮 F压＝G总－F＝ G液＋G容＋ G物－F＝ G液＋ G容＋F浮 G液＋G物＋G容 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 模型图示 ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ 水平面所 受的压强 p＝ p＝ 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 【针对训练】 1.[2023廊坊安次区模拟]如图所示，已知重为20 N的长方体木块静止在水面上，浸入在水中的体积占木块总体积的五分之四（g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103　kg/m3）。 （1）求木块所受到的浮力大小。 解：（1）木块在水中漂浮，受到的浮力等于木块的重力，即F浮＝G＝20 N 第1题图 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 （2）若木块下表面所处的深度为40 cm，求木块下表面受到水的压强。 解：（2）木块下表面所处的深度h＝40 cm＝0.4 m 木块下表面受到水的压强p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg× 0.4 m＝4×103 Pa 第1题图 1.[2023廊坊安次区模拟]如图所示，已知重为20 N的长方体木块静止在水面上，浸入在水中的体积占木块总体积的五分之四（g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103　kg/m3）。 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 （3）若要将木块全部浸没水中，求至少需要施加多大的压力？ 解：（3）当木块浸没时，受到竖直向下的重力、压力和竖直向上的浮力作用，由力的平衡条件可知，至少施加的压力大小等于木块受到的浮力增加量；由F浮＝ρ液gV排可知，木块所受浮力与木块排开水的体积成正比，木块漂浮时，浸入水中的体积占木块总体积的五分之四，且F浮＝ρ水gV排＝20 N，木块浸没时，浸入水中的体积增加量占木块总体积的五分之一，即木块排开水的体积增加量为原来的四分之一，所以至少施加的压力F＝ρ水gV排＝×20 N＝5 N 第1题图 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 2.[2023廊坊一模]小明想测量一金属块的密度。如图所示，他将一底面积为50 cm2、质量为200 g的直筒型容器内装10 cm高的水，然后用细线吊着金属块缓慢浸入水中，当金属块刚好浸没时，容器内液面升高到16 cm，当金属块触底细线松弛时，容器对桌面的压强与触底前相比增大了4 740 Pa，容器壁的厚度忽略不计，g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3。求： （1）金属块浸没在水中时受到的浮力。 第2题图 解：（1）金属块浸没在水中时排开水的体积V排＝S（h2－h1）＝50 cm2×（16 cm－10 cm）＝300 cm3＝3×1m3 金属块浸没在水中时受到的浮力 F浮＝ρ水gV排＝1.0×1kg/m3×10 N/kg×3×1m3＝3 N 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 （2）金属块触底细线松弛时，容器对桌面的压强。 解：（2）容器内水的体积 V水＝Sh1＝50 cm2×10 cm＝500 cm3 由ρ＝可得，容器内水的质量 m水＝ρ水V水＝1.0 g/cm3×500 cm3＝500 g 容器和水的总质量 m总＝m水＋m容＝500 g＋200 g＝700 g＝0.7 kg 容器和水的总重力 G总＝m总g＝0.7 kg×10 N/kg＝7 N 第2题图 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 因物体受到的浮力和物体对液体的压力是一对相互作用力，所以，当金属块刚好浸没时容器对桌面的压力 F＝G总＋F压＝G总＋F浮＝7 N＋3 N＝10 N 此时容器对桌面的压强 p1＝＝＝2 000 Pa 因当金属块触底细线松弛时，容器对桌面的压强与触底前相比增大了4 740 Pa，所以，金属块触底细线松弛时容器对桌面的压强 p2＝p1＋Δp＝2 000 Pa＋4 740 Pa＝6 740 Pa 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 （3）金属块的密度。 解：（3）金属块触底细线松弛时容器对桌面的压力 F2＝p2S＝6 740 Pa×50×1m2＝33.7 N 由F＝G＝mg可得，此时容器的总质量 m总'＝＝＝3.37 kg 则金属块的质量 m金＝m总'－m总＝3.37 kg－0.7 kg＝2.67 kg 因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，即V金＝V排＝3×10－4m3，所以金属块的密度ρ金＝＝＝8.9×1kg/m3 第2题图 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 1.压强的判断 （1）液体对容器底部：首先按照液体压强计算公式p＝ρgh比较压强； （2）容器对水平面：先判断容器对水平面的压力大小，再根据p＝判断压强的大小。 密度、压强、浮力判断 类型　 2　 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 2.浮力的判断 （1）不同液体，相同物体时：根据物体在液体中的不同状态（漂浮、悬浮、沉底）比较液体与物体的密度关系，再根据不同状态下F浮与G物的关系比较所受浮力的大小； （2）不同物体，相同液体时：根据物体在液体中的不同状态（漂浮、悬浮、沉底）比较液体与物体的密度关系，再根据V排的大小比较所受浮力的大小。 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 【针对训练】 1.[2023石家庄联考]（多选）盛有等质量水的轻质薄壁柱形容器甲、乙置于水平地面，均匀柱体A、B漂浮在水面上，如图所示。已知容器底面积S甲＞S乙，水深h甲＞h乙，则下列判断一定正确的是（　BCD　） A.柱体排开水的质量m排A＝m排B B.柱体的密度ρA＞ρB C.水对容器底部的压力F甲＞F乙 D.容器对地面的压强p容甲＞p容乙 第1题图 BCD 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 2.[2023唐山丰南区一模]（多选）在两支相同的平底试管内装入等量铁砂，然后分别放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里，其静止状态如图所示，则下列说法正确的是（　BD　） A.试管在甲液体中受到的浮力较大 B.乙液体的密度较大 C.两个烧杯底部所受液体的压强相等 D.两支试管底部所受液体的压强相等 第2题图 BD 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 压强变化量的相关计算 类型　 3　 类型 出/入水类 注/排水类 情境图 ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ 已知容器底面积S容、物体浸入液体的体积V排 已知物体浸入液体的体积变化量ΔV排、物体的底面积S物 已知加入液体的体积ΔV液，物体和容器的底面积S物、S容 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 类型 出/入水类 注/排水类 液面高度变化量 Δh＝ Δh＝ Δh＝ 液体对容器底部压强和压力的变化量 液体对容器底部的压强变化量Δp＝ρgΔh 液体对容器底部的压力变化量ΔF＝ΔpS容 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 【针对训练】 1.[2020河北，38]边长为20 cm的薄壁正方形容器（质量不计）放在水平桌面上，将质地均匀的实心圆柱体竖直放在容器底部，其横截面积为200 cm2，高度为10 cm，如图1所示。然后向容器内缓慢注入某种液体，圆柱体始终直立，圆柱体对容器底部的压力与注入液体质量的关系如图2所示（g取10 N/kg）。 第1题图 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 解：（1）圆柱体的密度大于液体密度 依据：由图2可知，当注入液体质量大于 2 kg时，圆柱体对容器底部的压力不为零且不变，说明此时圆柱体浸没在液体中，即圆柱体沉底了，由浮沉条件可知，圆柱体的密度大于液体密度 第1题图 （1）判断圆柱体的密度与液体密度的大小关系，并写出判断依据。 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 （2）当圆柱体刚被浸没时，求它受到的浮力。 解：（2）由题意知，圆柱体的底面积 S柱＝200 cm2＝0.02 m2 其高h＝10 cm＝0.1 m，则圆柱体的体积 V柱＝S柱h＝0.02 m2×0.1 m＝2×10－3 m3 正方体容器的底面积 S容＝20×10－2 m×20×10－2 m＝0.04 m2 圆柱体刚好浸没时，液体的体积V液体＝（S容－S柱）h＝（0.04 m2－0.02 m2）×0.1 m＝2×10－3 m3 第1题图 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 由图2可知，圆柱体刚好浸没时，注入液体的质量为2 kg，则液体的密度 ρ液＝＝＝1.0×103 kg/m3 根据阿基米德原理可得，当圆柱体刚被浸没时，它受到的浮力F浮＝ρ液gV排＝ρ液gV柱＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10－3 m3＝20 N 第1题图 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 （3）当液体对容器底部的压强与容器对桌面的压强之比为1∶3时，求容器内液体的质量。 解：（3）由（2）知，圆柱体刚好浸没时注入液体的质量为2 kg；当注入液体质量m1小于或等于2 kg时，容器内液体的深度h'＝（其中ΔS＝S容－S柱＝0.04 m2－0.02 m2＝0.02 m2） 第1题图 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 液体对容器底部的压强 p1＝ρ液gh'＝ρ液g×＝　① 由图2可知，当没有注入液体时圆柱体对容器底的压力为140 N，即圆柱体的重力为140 N，则注入液体后，容器对桌面的压力 F＝140 N＋m1g 容器对桌面的压强 p2＝＝　② 已知p1：p2＝1∶3　③ 将①②代入③得＝1∶3 第1题图 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 解得m1＝2.8 kg，因m1＝2.8 kg＞2 kg，故应舍去 当注入液体的质量大于2 kg时，即注入液体的深度大于10 cm，如解图所示 第1题解图 因液体体积与圆柱体体积之和等于容器底面积乘以液体的深度， 即V液＋V柱＝S容h″，且根据ρ＝可得液体的体积V液＝ 第1题解图 第1题图 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 所以＋V柱＝S容h″，则此时液体的深度 h″＝ 此时液体对容器底部的压强 p液＝ρ液gh″＝ρ液g×＝　④ 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 容器对桌面的压强 p容＝＝　⑤ 已知p液∶p容＝1∶3，则 ∶＝1∶3 即（mg＋ρ液gV柱）∶（140 N＋mg）＝1∶3 代入数据可得 （m×10 N/kg＋1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10－3 m3）∶（140 N＋m×10 N/kg）＝1∶3 解得容器内液体的质量m＝4 kg 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 2.[2023石家庄28中二模]如图所示，两个完全相同且足够高的轻质薄壁圆柱形容器甲、乙置于水平地面上，容器的底面积为2×10－2 m2，甲中盛有0.2 m深的水，乙的底部放有边长为0.1 m的实心均匀正方体A。（ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg） （1）求容器甲中水的质量m。 第2题图 解：（1）容器甲中水的体积 V水＝S甲h水＝2×1m2×0.2 m＝4×1m3 由ρ＝可知，水的质量 m水＝ρ水V水＝1.0×1kg/m3×4×1m3＝4 kg 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 （2）求水对容器底部的压强p1。 解：（2）水对容器甲底部的压强p1＝ρ水gh水＝ 1.0×1kg/m3×10 N/kg×0.2 m＝2×1Pa 第2题图 2.[2023石家庄28中二模]如图所示，两个完全相同且足够高的轻质薄壁圆柱形容器甲、乙置于水平地面上，容器的底面积为2×10－2 m2，甲中盛有0.2 m深的水，乙的底部放有边长为0.1 m的实心均匀正方体A。（ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg） 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 第2题图 （3）现将正方体A从容器乙中取出，再将其浸没于容器甲的水中，此时水对容器甲底部的压强p2等于容器乙底部所受压强的变化量Δp，求正方体A的密度ρA。 解：（3）A的体积VA＝＝（0.1 m）3＝1×1m3由于是轻质薄壁圆柱形容器，即不计容器的重力，因此正方体A从容器乙中取出后，容器乙底部所受压力的变化量ΔF乙＝GA，由此时水对容器甲底部的压强p2等于容器乙底部所受压强的变化量Δp可知p2＝Δp，因为p2＝ρ水gh水'＝ρ水g×，Δp＝＝＝＝＝ρAgLA，所以ρ水g×＝ρAgLA，解得ρA＝ρ水×＝1.0×1kg/m3×＝2.5×1kg/m3 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 3.[2022河北，37]质地均匀的长方体放在水平地面上，密度为1.5×103 kg/m3，边长如图甲所示。另有一高为0.35 m、底面积为2×10－2 m2的薄壁圆筒形容器放在水平地面上，容器内盛有0.3 m 深的某种液体，如图乙所示。将长方体由平放变为竖放，长方体对水平地面的压强变化量与液体对容器底部的压强恰好相等（g取10 N/kg）。 （1）求长方体的质量。 第3题图 解：（1）长方体的体积 V＝0.1 m×0.1 m×0.3 m＝3×10－3 m3 长方体的质量 m＝ρV＝1.5×103 kg/m3×3×10－3 m3＝4.5 kg 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 （2）在图甲中作出长方体所受重力的示意图（“O”点为长方体的重心）。 解：（2） 第3题图 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 （3）求液体的密度。 解：（3）当长方体水平放置时，长方体对水平地面的压强 p1＝＝＝＝1 500 Pa 当长方体竖直放置时，长方体对水平地面的压强 p2＝＝＝＝4 500 Pa 第3题图 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 长方体对水平地面的压强变化量 Δp＝p2－p1＝4 500 Pa－1 500 Pa＝3 000 Pa 液体的密度 ρ液＝＝＝1.0×103 kg/m3 第3题图 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 解：（4）要使液体对容器底部的压强最大，则液面应上升到容器的上表面，则 V排＝2×10－2 m2×（0.35 m－0.3 m）＝10－3 m3 由于液体密度小于物体密度，所以物体沉底，则物体受到的浮力 F浮＝ρ液gV排＝1.0×103 kg/m3× 10 N/kg×10－3 m3＝10 N （4）在竖放的长方体上水平截取一部分，并将截取部分放入容器中，能使液体对容器底部的压强最大且截取部分的质量最小，求截取部分所受的浮力。 第3题图 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 【针对训练】 最值、临界问题的相关计算 类型　 4　 1.[2023石家庄长安区模拟]如图所示，甲、乙分别为实心正方体A和B，已知A为塑料块（不吸水），其棱长为20 cm，密度为0.5 g/cm3；B为合金块，其质量为3 kg，密度为3 g/cm3。（ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg）求： 第1题图 （1）物体A的质量。 解：（1）由ρ＝可得，A的质量 mA＝ρAVA＝0.5 g/cm3×（20 cm）3＝4 000 g＝4 kg 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 （2）物体B放置在水平地面上时，对水平地面的压强。 解：（2）合金块B的重力 GB＝mBg＝3 kg×10 N/kg＝30 N 合金块的体积 VB＝＝＝1×1m3 合金块的边长LB＝＝＝0.1 m 因水平地面上物体的压力和自身的重力相等， 所以，B放置在水平地面上时对水平地面的压强 p＝＝＝＝3×103 Pa 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 （3）若将A沿水平方向切去长度为n的部分，按图丙所示方式放置在水中时，A刚好能浸没，求n的值。 第1题图 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 解：（3）若将A沿水平方向切去长度为n的部分，由m＝ρV＝ρSh可知，A剩余部分的质量为（1－）mA，按图丙所示方式放置在水中时，A刚好能浸没，则有F浮＝GA'＋GB，即ρ水g（LA－n）＝（1－）mAg＋GB，代入数据可得 1.0×103 kg/m3×10 N/kg×（0.2 m）2×（0.2 m－n）＝（1－）×4 kg×10 N/kg＋30 N 解得n＝0.05 m，即将A沿水平方向切去5 cm 第1题图 卓文中考·加速度 物理 2024河北中考 培优专题4　密度、压强、浮力综合 $$