小专题培优5 压强、浮力综合分析计算(动态)-【众相原创·赋能中考】2025年中考物理分层进阶练习册(广西专用)

2025-01-13
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 广西物理 5 œœ·¸RÁ–ÃÄp©S~ÈrWÉ      (2024.30、2023.30;北部湾 6年连续考查)                   Ê« 1 ËjRÌj« [北部湾2020.30、2019. 29(4)、2018.22] 1.如图所示,水平面上有一底面积为5×10-3m2 的烧杯,烧杯中装有一定量的水。将一体 积为5×10-5m3的物体放入容器中,该物 体漂浮,此时物体露出水面的体积为1× 10-5m3。若将烧杯看作规则的圆柱形容 器,g取10N/kg,如图乙,用力将物体压入水 中,其刚好浸没时受到的浮力为 0.5 N,用 力将其从漂浮状态压到恰好浸没的过程中, 水对容器底部的压强变化了 20 Pa。 第1题图 2.(2024安徽改编)某兴趣小组要测量一金 属块的密度,设计了如下方案:将装有适量 细沙的薄壁圆筒,缓慢竖直放入盛有适量 水的、水平放置的长方体透明薄壁容器中, 待圆筒静止后,在圆筒上对应水面的位置 标记一点 A,并在长方体容器上标出此时 的水位线 MN(如图甲所示);然后将待测 金属块用细线悬挂在圆筒下方,缓慢竖直 放入水中,圆筒静止后(金属块不接触容器 底部),在长方体容器上标出此时的水位线 PQ(如图乙所示);再向长方体容器中缓慢 注水至圆筒上的A点与MN在同一水平面 上(如图丙所示)。测出PQ与此时水面的 距离为 h1,与 MN的距离为 h2。若圆筒的 底面积为S=0.5m2,长方体容器的底面积 为4S,A点到圆筒底部的竖直距离为 h,不 计细 线 的 质 量 和 体 积,ρ水 =1.0× 103kg/m3,g取 10N/kg。若 h=0.1m, h1=0.07m,h2=0.03m,求: (1)图甲中圆筒和细沙总重力G的大小; (2)金属块的体积V; (3)求金属块的密度ρ。     第2题图 解:(1)图甲中,圆桶所受浮力等于圆桶和 沙子的总重力,G=F浮 =ρ水gV排 =ρ水gSh= 1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m2× 0.1m=500N; (2)图乙和图丙相比,浮力相等,V排相等,A 点在水面下的深度相等,所以图乙中,A点 到水面 PQ的距离等于(h1+h2),A点到 MN的距离等于 h1,图乙和图甲相比, ΔV排 =ΔV桶浸 +V金属, 金属块的体积V金属 =ΔV排 -V桶浸 =4Sh2- S(h1+h2)=3Sh2-Sh1=0.5m 2×(3× 0.03m-0.07m)=0.01m3; (3)由图甲和图乙可知,金属块的重力 G金属 =ΔF浮 =ρ水g4Sh2, 金属块的质量m金属 = G金属 g =ρ水4Sh2=1.0× 103kg/m3×4×0.5m2×0.03m=60kg, 金属块的密度 ρ= m金属 V金属 = 60kg 0.01m3 =6× 103kg/m3                                                               。 93  众相原创 赋能中考 3.(2023云南改编)如图所示,将重为3N、底 面积为150cm2装有水的薄壁(不计厚度) 柱形溢水杯放置在水平的压力传感器上, 此时压力传感器的示数为30N。用轻质细 线悬挂一重 20N、高 15cm、底面积为 60cm2不吸水的圆柱体。初始时圆柱体底 部距水面的竖直高度为4cm,现提住细线 缓慢下移,使圆柱体逐渐浸入水中,当圆柱 体下降 7cm时,水面达到溢水口。已知 ρ水 =1.0×10 3kg/m3,求: (1)圆柱体未浸入水中时,溢水杯对压力传 感器的压强; (2)圆柱体刚好浸没时,细线对圆柱体的 拉力; (3)圆柱体从初始位置到刚好浸没,水对溢 水杯底部压强的变化量。 第3题图 解:(1)由题意知,溢水杯和杯中水的总重 力为 G=30N,则溢水杯对压力传感器的 压力F=G=30N, 溢水杯对压力传感器的压强 p=FS杯 = 30N 150×10-4m2 =2×103Pa; (2)圆柱体刚好浸没水中时排开水的体积 V排 =V=S物h=60cm 2×15cm=900cm3, 圆柱体受到水的浮力F浮 =ρ水gV排 =1.0× 103kg/m3×10N/kg×900×10-6m3=9N, 细线对圆柱体的拉力 F拉 =G物 -F浮 = 20N-9N=11N; (3)参考答案及解析见P Ê« 2 ÍjRÎj« [2024.30(3)、2023. 30;北部湾2021.30、2019.29] 4.密度小于水(2024枣庄)将一底面积为 200cm2的圆柱形容器放置于水平面上,容 器内放一个底面积50cm2、高20cm的圆 柱体,如图甲所示,缓慢向容器中注水到一 定深度时圆柱体漂浮,继续注水到25cm 时停止,在整个注水过程中,圆柱体始终处 于直立状态,其注水质量m与容器中水的 深度 h的关系图像如图乙所示。(ρ水 = 1.0×103kg/m3,g取10N/kg)则以下说法 正确的是 (D )     第4题图 A.当圆柱体漂浮时,露出水面的高度为 9cm B.圆柱体的密度为0.64×103kg/m3 C.注水停止时,水对圆柱体底部的压强为 2500Pa D.向容器内注水的总质量是4200g 5.(2024广安)如图甲所示,足够高的圆柱形 薄壁容器,装有适量的水放在水平桌面上。 现将一个质量为2kg、底面积为100cm2的 均匀长方体竖直放入容器中,受到容器的支 持力为4N,此时物体所受浮力为 16 N。 若再加入适量的水使长方体刚好漂浮,如 图乙所示,则此时水面的高度与图甲相比 增加了 4 cm。(ρ水 =1.0×10 3kg/m3,g 取10N/kg) 第5题图                                                                       04  广西物理 6.(2024梧州模拟)科创小组设计了水库自 动泄洪控制装置,将其制成顶部开有小孔 的模型,如图所示。其中A为压力传感器, B是密度小于水且不吸水的圆柱体,能沿 固定的光滑细杆在竖直方向自由移动。当 模型内水深h0=15cm时,B与模型底面刚 好接触且压力为零。水面上涨到设计的警 戒水位时,圆柱体对压力传感器的压力为 2N,触发报警装置,开启泄洪阀门。已知 圆柱体 B的底面积SB=50cm 2,高 hB= 25cm,ρ水 =1×10 3kg/m3,求: (1)B的重力; (2)B的密度; (3)刚触发报警装置时,B浸入水中的深度 h2。 第6题图 B的重力G=F浮 =7.5N; m=Gg= 7.5N 10N/kg=0.75kg=750g, B的体积V=SBhB=50cm 2×25cm= 7.(2024广西30题10分)一个不吸水的实 心圆柱体Q,底面积为0.01m2,高为0.3m, 密度为0.5×103kg/m3。如图甲所示,现将 Q放在容器中,缓慢往容器中注水(水的密 度为1×103kg/m3,g取10N/kg),求: (1)圆柱体Q的质量; (2)当注入水的深度为0.1m时(此时 Q 未漂浮),Q受到的浮力; (3)广西夏季雨水充沛,每逢暴雨,河水水 位快速上涨,为了监测河水水位,某项目小 组设计了“智能水位报警器”,如图乙所 示。其由A、B两部分组成,A模拟控制器, B模拟河道。其中A内部高度为0.7m,顶 部固定着压力传感器,当压力达到某一数 值时,报警器会自动报警。在某次注水测 试中,当注水到某一深度时,Q开始漂浮, 随着注入水的深度增加,Q最终会与传感 器接触,当Q露出水面长度为0.1m时,报 警器恰好开始报警。请通过计算,分析从 开始注水到报警器报警的过程,并在丙图 中作出此过程Q底部受到水的压强p随注 入水的深度h变化的关系图线。     第7题图 解:(1)根据ρ=mV可知,圆柱体 Q的质量 mQ=ρQVQ=ρQSQh=0.5×10 3kg/m3× 0.01m2×0.3m=1.5kg; (2)当注入水的深度为0.1m时(此时 Q 未漂浮),Q受到的浮力 F浮′=ρ水gV排 = ρ水gSQh′=1×10 3 kg/m3 ×10N/kg× 0.01m2×0.1m=10N; (3)参考答案及解析见                                                                      P 14   参考答案及解析 a×L对角线,比较可知S′>S,由p= F S可知,按图丙方式 放置在地面上对地面的压强 p2<p1;图丁中,设正方 体的棱长为a,切去部分的宽度为 l,正方体的密度为 ρ,则切去后剩余部分的体积 V剩 = 1 2a 2(a-l),剩余 部分对地面的压强 p3 = G剩 S剩 = m剩g S剩 = ρV剩g S剩 = 1 2a 2(a-l)ρg a(a-l) = 1 2ρag;图丙中剩余部分的体积V丙剩 = 1 2a 3,图丙中的受力面积S丙剩 =a 槡×2a 槡=2a 2,则图丙 中剩余部分对地面的压强p2 = F2 S2 = G2 S2 = m丙剩g S丙剩 = ρV丙剩g S丙剩 = ρ×12a 3g 槡2a 2 =槡24ρag,则p2∶p3= 槡2 4ρag∶ 1 2ρag= 槡2∶2。 第2节 液体压强 1.压强 增大 2.连通器 小于 3.B 4.= 1600 5.1×104 1.5×104 6.1.0×108 4×106 7.(1)两侧液面高度差 不漏气 (2)乙、丙 越大 控 制变量 (3)密度 (4)800 (5)< 8.B 9.B 10.解:(1)壶中水的深度h=12cm=0.12m, 水对茶壶底的压强 p=ρ水 gh=1.0×10 3kg/m3× 10N/kg×0.12m=1200Pa; (2)m壶 =600g=0.6kg,S壶 =100cm 2=10-2m2, 水对茶壶底的压力是茶壶对桌面压力的 3 5,p底 S壶 = 3 5(m水 +m壶)g, 即ρ水 ghS壶 = 3 5(m水 +m壶)g, m水 = ρ水 hS壶 3 5 -m壶 = 1.0×103kg/m3×0.12m×10-2m2 3 5 - 0.6kg=1.4kg。 第3节 大气压强 液体压强与流速的关系 1.D 2.大于 在吸盘上戳一个小孔(答案合理即可) 3.CD 4.大于 小于 5.大 小 6.小 大气压 7.A 8.连通 ② 第十单元 浮力 第1节 浮力 阿基米德原理 1.A 2.变小 小于 3.浮 大于 不变 4.B 5.A  6.5×107 变小 7.20 1000 8.(1)①相等 ②无关 (2)①大 ②无关 ③ =  ④排开液体 (3)更换不同的液体  9.9 0.9×103 10.AD 【解析】由于冰块漂浮,则冰块受到的浮力等于 冰块重,根据F浮 =ρ水 gV排可知:冰块受到的重力等于 排开的水重,已知甲、乙容器水面等高,则甲容器的总 重等于乙容器的总重,由于水平面上的物体产生的压 力与重力相等,所以甲、乙烧杯对桌面的压力相等,由 p=FS知甲、乙烧杯对桌面的压强相等,故 A正确,B 错误;冰漂浮于水面上时,受到的浮力 F浮 =ρ水 gV排 = G冰①,又因冰熔化成水后,其质量不变,重力不变,所 以,G冰化水 =ρ水 gV冰化水 =G冰②,由①②可得:ρ水 gV排 = ρ水 gV冰化水,则V排 =V冰化水,即冰熔化为水的体积等于 冰排开水的体积。所以,冰块全部熔化后,水面高度 不会发生变化,根据 p=ρgh可得水对杯底的压强不 变,由F=pS知水对烧杯底的压力不变,故 C错误,D 正确。故选AD。 11.解:(1)满载时排开海水的质量是1.0×108kg,则其重 力G=mg=1.0×108kg×10N/kg=1.0×109N, “海葵一号”漂浮在海面上,根据阿基米德原理,其满 载时受到的浮力等于其排开海水所受的重力, F浮 =G=1.0×10 9N; (2)“海葵一号”一次最多能储存石油的质量:m石油 = m排 -m0=1.0×10 8kg-3.7×107kg=6.3×107kg; (3)直升机停放在水平停机坪上时,对停机坪的压力 F=G机 =3×10 4N, 直升机对停机坪的压强p=FS= 3×104N 0.06m2 =5×105Pa。 第2节 物体的浮沉条件及应用 1.B 2.C 3.AB 4.D 5.上浮 大于 6.= < < 小专题培优3 利用浮力知识测量物体的密度 1.(4)0.8×103 (5)0.8 2.(1)= < (2)74 4 (3)2.5×103 3.(1)m2-m1 (2) m3-m1 ρ水  (3) m2-m1 m3-m1 ρ水 小专题培优4 压强、浮力综合分析判断 1.B 2.B 3.D 4.AD 5.D 小专题培优5 压强、浮力综合分析计算(动态) 1.0.5 20 2.解:(1)图甲中,圆桶所受浮力等于圆桶和沙子的总重 力,G=F浮 =ρ水 gV排 =ρ水 gSh=1.0×10 3kg/m3× 10N/kg×0.5m2×0.1m=500N; (2)图乙和图丙相比,浮力相等,V排相等,A点在水面下 的深度相等,所以图乙中,A点到水面 PQ的距离等于 (h1+h2),A点到MN的距离等于h1,图乙和图甲相比, ΔV排 =ΔV桶浸 +V金属, 金属块的体积V金属 =ΔV排 -V桶浸 =4Sh2-S(h1+h2)= 3Sh2-Sh1=S(3h2-h1)=0.5m 2×(3×0.03m- 0.07m)=0.01m3; (3)由图甲和图乙可知,金属块的重力,G金属 =ΔF浮 = ρ水 g4Sh2, 金属块的质量m金属 = G金属 g =ρ水4Sh2=1.0×10 3kg/m3× 4×0.5m2×0.03m=60kg, 金属块的密度ρ= m金属 V金属 = 60kg 0.01m3 =6×103kg/m3。 3.解:(1)由题意知,溢水杯和杯中水的总重力为 G= 30N,则溢水杯对压力传感器的压力F=G=30N, 溢水杯对压力传感器的压强 p=FS杯 = 30N 150×10-4m2 = 2×103Pa; (2)圆柱体刚好浸没水中时排开水的体积 V排 =V= S物h=60cm 2×15cm=900cm3, 圆柱体受到水的浮力F浮 =ρ水 gV排 =1.0×10 3kg/m3× 10N/kg×900×10-6m3=9N, 细线对圆柱体的拉力 F拉 =G物 -F浮 =20N-9N= 11N; (3)因为初始时圆柱体底部距水面的竖直高度为4cm, 现提住细线缓慢下移,使圆柱体逐渐浸入水中,                                                                       当圆柱 32   参考答案及解析 体下降7cm时,水面达到溢水口, 则圆柱体从接触水面到水面上升到溢水口过程中下降 的高度h下 =7cm-4cm=3cm, 设此过程中水面上升的高度为 Δh,则水面上升到溢水 口时圆柱体浸入水中的深度 h浸 =h下 +Δh=3cm+Δh, 根据V排的两种计算方法可得 V排 =S杯Δh=S物h浸 =S物 ×(3cm+Δh), 代入数据可得150cm2×Δh=60cm2×(3cm+Δh), 解得Δh=2cm; 此时圆柱体浸入水中的深度 h浸 =h下 +Δh=3cm+ 2cm=5cm<h物 =15cm, 当圆柱体继续下降直至刚好浸没过程中,虽然有水溢 出,但溢水杯内水的深度不变,所以圆柱体从初始位置 到刚好浸没,溢水杯内水面上升的高度 Δh=2cm= 0.02m, 则整个过程中水对溢水杯底部压强的变化量 Δp=ρ水 gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa。 4.D 5.16 4 6.解:(1)当模型内水深h0=15cm时,B与模型底面刚好 接触且压力为零,此时B排开水的体积 V排 =SBh0=50cm 2×15cm=750cm3=7.5×10-4m3, 所受的浮力 F浮 =ρ水 gV排 =1×10 3kg/m3×10N/kg× 7.5×10-4m3=7.5N, B的重力G=F浮 =7.5N; (2)根据 G=mg可知,B的质量 m=Gg= 7.5N 10N/kg= 0.75kg=750g, B的体积V=SBhB=50cm 2×25cm=1250cm3, 根据密度公式可知 B的密度 ρ=mV= 750g 1250cm3 = 0.6g/cm3; (3)刚触发报警装置时圆柱体对压力传感器的压力为 2N,由于物体间力的作用是相互的,此时 B受到的浮 力F浮′=GB+F=7.5N+2N=9.5N, B排开水的体积为V排′= F浮′ ρ水 g = 9.5N 1×103kg/m3×10N/kg = 9.5×10-4m3=950cm3, 由V=Sh可知,B浸入水中的深度为 h2= 950cm3 50cm2 = 19cm。 7.解:(1)根据ρ=mV可知,圆柱体Q的质量mQ=ρQVQ= ρQSQh=0.5×10 3kg/m3×0.01m2×0.3m=1.5kg; (2)当注入水的深度为0.1m时(此时Q未漂浮),Q受 到的浮力F浮′=ρ水 gV排 =ρ水 gSQh′=1×10 3kg/m3× 10N/kg×0.01m2×0.1m=10N; (3)当圆柱体Q刚好漂浮时,F浮 =GQ=mQg=1.5kg× 10N/kg=15N, 根据阿基米德原理可知,圆柱体Q浸入水中的深度 h1 = F浮 ρ水 gSQ = 15N 1×103kg/m3×10N/kg×0.01m2 = 0.15m, 此时Q底部受到水的压强p1=ρ水 gh1=1×10 3kg/m3× 10N/kg×0.15m=1.5×103Pa, 此时Q露出水面的高度 h露 =0.3m-0.15m=0.15m; 继续注水,当圆柱体Q与传感器接触时,注入水的深度 为h2=hA-h露 =0.7m-0.15m=0.55m, 因圆柱体 Q处于漂浮状态,圆柱体 Q浸入水中的深度 不变,其底部受到水的压强不变; 当Q露出水面长度为0.1m时,即 Q浸入水中的深度 为h3=0.2m, 此时Q底部受到水的压强 p2=ρ水 gh3=1×10 3kg/m3×10N/kg×0.2m=2× 103Pa, 注入水的深度h4=hA-h露′=0.7m-0.1m=0.6m, 则此过程Q底部受到水的压强p随注入水的深度h变 化的关系图线如答图所示。 第7题(3)答图 第十一单元 功和机械能 第1节 功和功率 1.A 2.等于 大于 3.Fs Fst 4.7.2×10 4 7.2× 103 5.3.3×105 减小 6.2×105 2.76×107 2×103 7.解:(1)货轮的速度v=st= 200m 50s=4m/s; (2)牵引力做的功W=Fs=5×105N×200m=1×108J; (3)牵引力的功率P=Wt= 1×108J 50s =2×10 6W。 8.减小 减小 9.45 9 10.解:(1)小伟热身运动所用的时间t=5min=300s, 小伟热身运动的平均速度v=st= 600m 300s=2m/s; (2)小伟所受的重力G=mg=50kg×10N/kg=500N, 小伟完成 1次引体向上克服重力做的功 W=Gh= 500N×0.6m=300J; (3)小伟双脚鞋底与地面的接触面积约为 S=5× 10-2m2, 小伟双脚站立时对水平地面的压力F=G=500N, 小伟双脚站立时对水平地面的压强 p=FS= 500N 5×10-2m2 =1×104Pa。 11.C 12.400 40 50 第2节 机械能及其转化 1.D 2.A 3.AB 4.C 5.A 6.C 7.(1)减小 增大 (2)多 大 (3)惯性 阻 匀速 (4)不超载行驶,不 超速行驶 8.B 9.D 10.减小 先增大后减小 减小 11.重力势 不变 第十二单元 简单机械 第1节 杠杆 滑轮 1.A 2.D 3.费力 小于 4.(1)右 力臂大小 (2)右 (3)F1l1=F2l2 A (4)向右移动钩码 5.A 6.AD 7.40 右 8.变小                                                                        a 42

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