专项提思维5 浮力、压强综合分析与计算-【一战成名新中考】2025四川中考物理·一轮复习·分层作业本优质课件PPT（练册）

物理 1 第一部分 逐模块过命题点 模块四 力学 专项提思维5 浮力、压强综合分析与计算 2 状态需判断型（2024.B7、2023.B7、2020.B7、2019.B7） 物体放入液体中，判断物体浮沉状态的方法 方法一：用<m></m>与<m></m>的大小关系判断 ①当<m></m>时，物体会沉底. ②当<m></m>时，物体会悬浮. ③当<m></m>时，物体会漂浮. 注：考试中通常给出液体的质量或体积，需考虑现有液体量能否使物体漂 浮起来，使物体漂浮的最少需水量<m></m>.若<m></m> <m></m>，则物 块漂浮；若<m></m>，则物块沉底. . . . . . . 3 方法二：用<m></m>与<m></m>的大小关系判断 可先假设物体沉底，根据<m></m>求出此时物体所受到的浮力，再将 <m></m>同物体的重力<m></m>进行比较.若<m></m>，则物体漂浮；若<m></m>，则物体 沉底. . . . . 4 参数 圆柱体 水 油 质量/ 90 120 81 密度/ 0.6 1 0.9 深度/ 4 3 例1题图 例 [2024乐山改编]如图所示，实心均匀圆柱体、底面积均为 的薄 壁圆柱形容器、，都放置在水平桌面上，、、的高度均为 .容 器内装有水，容器内装有油，各项参数如表所示.忽略圆柱体 吸附液体 等次要因素，取，圆柱体的体积为_____，将 竖直缓慢放 入中，静止时漂浮在水面，此时圆柱体受到的浮力为____，将 竖 直缓慢放入中，待静止后，油对容器底部的压强为_____ . 150 0.9 540 5 （1）已知物体的质量、密度<m></m> 根据公式<m></m>计算物体的体积； （2）已知<m></m>在水中漂浮<m></m> 根据浮力等于重力计算浮力； （3）假设<m></m>在油中沉底，根据公式<m></m>计算<m></m>的底面积、油的体积<m></m> 计 算<m></m>在油中沉没的深度<m></m> 根据<m></m>计算出<m></m>受到的浮力<m></m> 浮力小 于重力，假设成立<m></m> 根据<m></m>计算压强. 6 例1题图 【解析】由可得，圆柱体 的体积 ；将 竖直缓慢 放入中，静止时 漂浮在水面，由漂浮条件可 知，此时圆柱体受到的浮力 竖直缓慢放入中，静止时状态未知，假设 放入油中是沉底的，由可得， 的底面积 ， 原来油的体积， 7 沉底后油的深度 ，此时 受到的浮力 ， 例1题图 因为浮，所以，假设成立， 放入油中会沉 底，此时油的深度 ，则油对容器底部的压强 . 1.［多选］如图甲所示，长方体的底面积为，体积为 ， 重为，将它放入底面积为 ，装有适量水的薄壁圆柱形容器中， 容器足够高，漂浮于水面.如图乙所示，将重，体积为 的长 方体置于上，待两物体静止时.、 均不吸水，， 下列说法正确的是( ) A. 甲图中的底部受到的液体压强为 B. 乙图中静止后， 会全部浸入水中 C. 乙图中放入 静止后，相较甲图容器内水面 上升的高度为 D. 乙图中静止后，对的压力为 第1题图 √ √ 9 第1题图 【解析】甲图中A漂浮于水面，A受到的浮力 ，由浮力产生的原因可知，甲图中液 体对A的压力 ，此时A的底部受到的液 体压强 ，故A正确；乙 图中静止后，假设 的整体浸没在水中，则整体受到的浮力 ， 而整体的重力，则 ， 10 由物体的浮沉条件可知， 静止时整体处于漂浮状态（即假设不成立），所以 静止后，B不会全部浸入水中，故B错误；甲图中A受到的浮力，由 可知，此时A排开水的体积为 第1题图 ，乙图中静止后处于漂浮状态，则整体受到的浮力，此时 整体排开水的体积为 ，与 甲图相比，排开水的体积增加量为，则 漂浮时， 水面上升的高度为，故C正确；因为 静止时排开水的总体积大于A的体积，所以 静止时，B也有部分浸在水中，则 静止后，B也受到浮力，所以此时B对A的压力小于B的重力，故D错误.故选 . 第1题图 2.（2023 成都B卷7题6分）如图所示，薄壁长方体容 器放在水平桌面上，底面积为，高为 ， 质量为.容器内装有 水.均匀实心立 方体和的边长都为，质量分别为 ， .已知 ， . 忽略实心立方体吸水、容器壁厚度等次要因素. 第2题图 （1）求容器 对水平桌面的压强. 解:容器 对水平桌面的压力，容器对水平桌面的压强 ； 13 第2题图 解：实心立方体 的体积 ， B的密度 ， 假设将缓慢放入容器中后漂浮，则 受到的浮力 ，由 可知， 在漂浮时排开水的体积 ，此时需要的最少水量 ， （2）［状态需判断］若将缓慢放入容器中，请分析 平衡时的状态，并 求出 放入前后水对容器底部压强的变化量. 14 容器 中原有水的体积 ， ，则 一定处于漂浮状态，水面上升的高度 ，由 得，水对容器底部的压强变化量 ； 第2题图 解：将、 看作一个整体，假设其沉底，则容器内 水的深度 ，、整体受到的浮力 ，、的总重力 ，由可判断出假设成立，则、 沉底，此时， 物体浸入水中的深度 第2题图 （3）［状态需判断］若将放在 上，再将它们缓慢放入容器中，平衡时 与的接触面水平，求对 的压力. 16 ，受到的浮力 ，的重力 ，所以对 的压力 . 第2题图 第3题图 3.如图所示，密度为取值不确定 的实心均匀 圆柱体和装有水的薄壁容器 ，放置在水平桌 面上，相关数据如表所示.忽略物体吸附液体及其他辅 柱体 容器 高度/ 15 15 底面积/ 100 150 助工具体积等次要因素，已知， . （1）求中水的深度 . 解：容器 中水的体积为 ， 则容器中水的深度为 ； 18 第3题图 （2）使用辅助工具将 竖直浸入水中，使其下表面距 离容器底部，求此时水对下表面的压强 . 解：设浸入水中的深度为， 的下表面到容器 底部的距离，则有 ，则 ，解得 ， 则 ，此时水会溢出， 此时水对 下表面的压强为 ； 19 第3题图 解： 的体积为 ，的重力为 ，将竖直放入中，放入水中漂浮时， 受到的浮力为 ，由阿基米德原理可知此时 排开水的体积为 ，水面上升的高度为 ， （3）［状态需判断］将竖直放入中，求静止时水对容器底部的压强 （用 表示）. 20 当 时，水面恰好与 容器 相平.当 时，水未溢出，水对容器底产生 的压强为 ；当 时，水溢出,此时水对容器底产生的压强为 ；由于的高度和容器的高度相同，当 时，此时全悬浮或沉底， 恰好浸没在水中，水溢出，此时水对容器底产生的压强为 ，由此可知：当时， ；当 时， 第3题图 第4题图 4.[2024成都青羊区模拟]如图甲所示，底面积为 的足够高的薄壁柱形容器放置在水平面上， 容器中装有体积为的水，将长方体 和 边长为的正方体 组合在一起，通过轻质细线 悬挂于天花板并放入水中，静止时细线的拉力为 ，如图乙所示.已知长方体的底面积为. 高为 、重力为 ，正方体的重力为.求： 忽略物体吸水等次要因素， ，取 22 （1）图甲中水的质量. 第4题图 解：图甲中，根据 得，水的质量 ； （2）图乙中，正方体 静止时受到的浮力. 解：图乙中，正方体静止时，根据平衡法， 正方体 受到的浮力 ； 23 第4题图 解：乙图中剪断绳后，以 两物体为整体，其 整体的质量 ， 则整体体积为 ， 其整体的密度 ， 因为其整体的密度大于液体的密度，故该整体在液体中处于沉底状态；没 有放入物体时，水的深度为 ， （3）［状态需判断］若轻轻剪断图乙中的细线，待、 两物体竖直静止 后仍在的上方 ，水对容器底的压强. 24 正方体 浸没时，水面上升的高度为 ，只有正方体 浸没时，水深为 ，如固定在容器底部，在正 方体 上方水的体积为 ，长方体放入容器中，且在 上时，物体沉底，则此时容器内 之上水的深度 ，则容器内水的深度为 ，水对容器底部的压强为 . 第4题图 第5题图 5.（2024成都B卷7题6分）科创社 的同学设计并“ ” 打印了一艘长 方体轮船模型，为了对轮船进行测试， 准备了一个薄壁长方体容器置于水平地面，其底面积为，装有深 度为的水，如图甲所示. 轮船的质量为 ，底面积为，总高 度为 ，如图乙所示.轮船的下部有7个长方体水密隔舱（以便轮船漏水时 相互隔离，确保行船安全），每个隔舱的内部底面积均为，高度为 ；轮船的上部可放置货物，并通过调整货物位置保持轮船不倾斜.忽略 液体扰动等次要因素，已知水的密度，取 . 26 解： ； 解：轮船浸入水中的深度为 ， ，底面积为 ， 将整个轮船（包括漏入隔舱内的水）看成整体， （2）设计组的同学从安全角度设想：在轮船满载（最大载重）时，假如 有2个隔舱漏满水，稳定后轮船依然漂浮，且浸入水中的深度为 ，求 满载时货物的质量. （1）求容器中水的质量. 27 所受浮力 ；此时整 体重力 ，舱内的每个隔舱的容积 ；漏入隔舱内的水的重力 ；船的重力 ；则货物的重力 ；货物质量 ； 第5题图 （3）测试组的同学对轮船进行漏水实验：将载货 的轮船置于容器中， 通过扎孔使4个隔舱漏入一定质量的水，然后堵住小孔并保持轮船不倾斜， 求此时水对轮船外底部的压强与漏入隔舱内水的质量 克 之间的关系式. 第5题图 29 第5题图 解：先考虑4个隔舱充满水，船体是否触底.4个隔舱装满水，水的重力 载货 时，货物重力 ；此时整体重力 ，此时容器中水面 高度： ，（小于船的高度，不会淹没）此时船体所受浮力： ， 30 所以，4个隔舱充满水，船体会触底.设船体刚好触底 时，隔舱漏进的水质量为 ，根据浮力等于重力之 和，可列出如下方程 ，解得；所以4个隔舱漏水 时，船体刚好触底，当4个舱漏水在 范围内时，船底所受压力等于船的重力加货的重力再加水的重力， ；船底所受压强 第5题图 .当4个 舱漏水在 范围内时，容器中 水的深度 此时船底所受压强 .综上所述：当4个舱漏水在 范围内时，；当4个舱漏水在 范围内时， . 第5题图 入水过 程 ______________________________________________________________________________________________________ 入水、出水型（2022.B7） 入水、出水模型的图像解读及其引起的液面变化分析 33 图像解 读 物体入水过程中受到的拉力、浮力与物体下表面距容器底的距离 的关系 ___________________________________________________________________________________________________________________________ ： 34 入水引 起液面 高度变 化分析 （1）已知物体先后两次浸入液 体中的高度、 __________________________________________________ （2）已知物体相对于容器底下 移的高度 _______________________________________________________________ 35 入水引 起液面 高度变 化分析 液面高度变化量 液体对容器底的压强变化 量 液面高度变化量 液体对容器底的压强变化量 注：①出水是入水的逆过程，从 分析计算即可；②若物 体的密度小于液体的密度，则在入水过程中，物体无法全部浸没，最终处 于漂浮状态. 36 例题图 例 [2024自贡改编]自贡某初级中学物理科 技小组的同学们用弹簧测力计悬挂一实心长 方体不吸水砖块，使其缓慢匀速下降，并将 其浸入平静的游泳池水中，如图甲所示.弹 簧测力计的示数与砖块下底面下降高度 的变化关系如图乙所示，忽略砖块浸入水中时游泳池水面高度的变化，已 知，， ，砖块完 全浸没在水中时所受浮力为____；砖块的密度为__________ ；砖 块刚好完全浸没时，其下底面所受的压强为_____________ . 30 37 例乙解图 坐标轴的物理意义：如下图所示， ①纵轴表示弹簧测力计的示数；②横轴表示 砖块下底面下降的高度；受力分析：③初态： 砖块还未浸入液体时测力计的示数，此时 ；④末态:随着增加， 不变， 此时砖块处于______状态，此时____ ； ⑤拐点:砖块的高度____ . 浸没 30 30 38 例题图 【解析】由图像可知，当为 时， 弹簧测力计示数为 ，此时砖块处于空 气中，根据二力平衡条件可知，砖块的重 力 ；由图像可知，深度大 于时，弹簧测力计示数为 不变， 此时砖块浸没在水中，则砖块浸没时受到的浮力 ；因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以由 可得，砖块的体积 ，砖块的质量 39 ，砖块的密度 ；由图像可知，砖块刚浸没时底部所处的深度 ，砖块下底面受到水的压强 ，其下底面所受的压强 例题图 1.[2024达州]如图甲所示，悬挂在弹簧测 力计下的实心圆柱体 浸没在水中，将其 缓慢拉出水面（忽略物体带出的水），弹 簧测力计的示数与物体上升的高度 之间 的变化图像如图乙所示.然后将体积为的实心物体用细线和 连 接在一起，如图丙所示放入水中，、刚好悬浮.细线的重力和体积忽略不 计，， 取 ，下列说法正确的是( ) 第1题图 A. 浸没在水中所受浮力为 B. 的底面积为 C. 的重力为 D. 的密度为 √ 41 第1题图 【解析】根据图像可知，物体A被拉出水 面后，不受浮力时， ，浸没 时， ；根据称重法可知， ，故A错 误；浸没时 ；A从开 始露出水面到全部离开，上升的高度为 ；由 于容器内液面下降，则物体的高度大于 ，故A的底面积 42 ，故B错误；B的 体积为； 整体 ； 整体受到的浮力 ； 根据悬浮的条件可知， ，则 ，B的密度为， 故C错误，D正确. 故选D. 第1题图 第2题图 2.小李在学习压强、浮力的相关知识后，进行 了如下操作：向质量为 、底面积为 、高度足够高的容器中注入 的水，静置在水平桌面上，已知此时水的深度 为 ，如图甲所示.用细绳吊着一均匀实心物 体，并匀速缓慢放入水中，该物体重，、 部分均为圆柱体，高度 均为，其中部分的底面积为，部分的底面积为 .物 体 入水的这段过程中，容器内液面高度与时间的变化规律如图乙所示. 已知， . 44 第2题图 （1）物体 未放入前，求容器对桌面的压力. 解：根据 得水的质量为： ，水的重力为： ，容器的重力为： ，容器对桌面的压力为： ； 45 解：水的深度为： ，由图乙知 为物体没有进入 水时水的深度，当深度为 时物体部分 刚好完全浸没，物体部分的体积为： ，物体 部分完全浸没时水升高的高度为： ，此时水的深度为： ，此时水对容器底部的压强为： ； 第2题图 （2）水面高度达到 时，求水对容器底部的压强. 46 解：物体 部分的体积为： ，物体 刚好完全浸没需要水的体积 ，所以，物体部分没有完全浸没，设 浸入高度为 ，则有：，即 ，解得，物体 部分排开水的体积为： 第2题图 （3）水面高度达到时，求物体 受到的浮力. 47 排 ，物体 受到的浮力为： . 第2题图 3.（2022成都B卷7题6分）如图所示，放置在水平桌面上的甲、乙两个相 同薄壁圆柱形容器，高度为，底面积为 .甲容器内装有水， 圆柱形实心物体浸没在水底.物体高度为 ，底面积为 ，密度为.乙容器内装有质量为，密度为 的某种液体.忽 略物体吸附液体等次要因素，已知， . 第3题图 49 第3题图 （1）求物体浸没水底时所受的浮力大小. 解：圆柱形实心物体的体积 ， 物体浸没水底时，排开水的体积 ， 物体所受的浮力 ； 50 第3题图 （2）将物体从甲容器底部竖直缓慢提升，直到 物体上表面高出水面 时停止，求这个过程 中，水对容器底部的压强变化量. 解：当物体提升到上表面高出水面 时， 水面下降的高度 ， 则这个过程中，水对容器底部的压强变化量 ； 51 解：若 ，液体最多时，物体浸没在液体中， 此时乙容器内液体的体积 ，由 可知，液体的质量 ，若 ，液体最多时，由物体 的漂浮条件可知，，即 ，解得 ， 此时乙容器内液体的体积 ，由 可知， 液体的质量 ，综上分 析可得，液体质量 的取值范围为:当时， ， 当时， . （3）将物体从甲容器取出后，再缓慢放入乙容器内，为保证液体不会溢出， 求乙容器内液体质量的取值范围（用、、、、、 表示）. 52 注水、排水型（2021.B7） 1.自由物体（物体未被轻绳、轻杆约束时） 注入过 程 _____________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ 53 液面变 化分析 ： ③ 临界点， ： ： ③： ： 压强变 化量 液体对容器底的压强变化量 54 2.当物体被轻绳悬挂时 注入 过程 _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 55 液面 变化 分析 ： : ④ 临界点， 浮力等于重力后继续注入液体: ： ： ④： 物体浸没后再注入液体: 56 压强 变化 量 液体对容器底的压强变化量 注：（1）当物体被轻绳固定在容器底部时，注入一定量液体后，轻绳对 物体的作用力为向下的拉力.（2）排水是注水的逆过程，从 分析计算即可. 57 例题图 例 如图所示，水平桌面上放置一底面积为 的圆柱形容 器，容器中放有质量为、底面积为 的圆柱形木块. 现缓慢向圆柱形容器中注水，木块始终保持竖直，当注水深度 为 时，木块恰好漂浮.木块恰好漂浮时，注入的水对容器 底的压强为_____ ；木块恰好漂浮时，所注水的质量为____ 500 0.5 100 ；当注水深度为时，木块对圆柱形容器的压强为_____ .已知 ， 58 （1）已知注入水的深度<m></m> 根据公式<m></m>计算水对容器底的压强； （2）已知注入水的深度<m></m> 根据公式<m></m>计算水的体积<m></m> 根据公式 <m></m> 计算水的质量； （3）根据公式<m></m>计算木块排开水的体积<m></m> 根据公式<m></m>计算木 块所受的浮力<m></m> 对木块进行受力分析<m></m> 木块对容器的压力 <m></m> 根据公式<m></m> 计算压强. 59 例题图 【解析】木块恰好漂浮时，注入水的深度为 ，则注入的水对容器底的压强： ； 注入水的体积 ，由 可知，注入水的质量 ；当水深为 时，木块排开水的体积 60 ， 木块所受浮力 ，木块的重力 ，对木块受力分析可知，木块受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力以及容器底对木块的支持力，根据力的平衡条件可知，容器底对木块的支持力 ，由于力的作用是相互的，所以木块对容器底的压力 ，所以当注水深度为 时，木块对圆柱形容器的压强 . 例题图 1.［多选］如图是常见的厕所自动冲水装置的原理图，水箱内有质量 ，体积的浮筒 ，另有一厚度不计，质量 ，面积的盖板 盖在水箱底部的排水管上.用 细线将、连接，当供水管流进水箱的水使浮筒刚好完全浸没时，盖板 恰好被拉开，水通过排水管流出冲洗厕所.当盖板恰好被拉开的瞬间 取 ，下列判断正确的是( ) 第1题图 A. 此时浮筒受到的浮力大小为 B. 细线对浮筒的拉力大小为 C. 水的深度为 D. 盖板受到水的压力为 √ √ 62 第1题图 【解析】浮筒 刚好完全浸没时排开水的体积： ，浮筒所受的浮力： ， 故A正确；对浮筒进行受力分析可知，浮筒 受到 重力、浮力和拉力的作用，根据力的平衡可知浮力 ，则细线对浮筒 的拉力 ， 63 故B错误；因为盖板恰好被拉开，水对盖板的压力 加上盖板的重力等于细线的拉力 ，即 ，则 ， 故D错误；由 可得水的深度： ，故 C正确.故选 . 第1题图 第2题图 2.[2024成都双流区二模]如图甲所示，置于 水平地面的薄壁圆柱形容器底面积为 ，其左下方装有一智能阀门， 另有一边长为、重 的正方体物块 （表面不吸水），用细绳固定在容器底部， 物块上表面刚好与容器内水面相平，绳长. 时刻智能阀门接到指 令，以恒定速度向外放水，放出水的体积与时间 之间的关系如图乙所示， 放水过程中物块上表面始终与水面平行.忽略绳的质量、体积和液体扰动等 次要因素的影响，水的密度为 ，求： 65 （1）水放完后，物块对容器底部的压强； 第2题图 解：水放完后，物体对底面的压力等于 重力，即 ；棱长 ，底面积 ； 则物块对容器底部的压强 为： ； 66 第2题图 解：当水面下降时，物块所受浮力逐渐减小；当浮力减小至等于物块重力时，即浮力为，此时 ；物块浸没高度 ；即水面 下降 ；根据图像得：每分钟放水 ，水的面积为 ，则水减少的体积为 ；故水面下降到浮力等于重力所需要的时间为；因此 之后物块不再受绳子拉力，即 时拉力为0. （2） 时细绳的拉力； 67 第2题图 解：根据（2）的分析，在前12分钟， 水面每下降 ，初始时水面高度 为 ，故深度 随时间变化的函数为 ； 压强随时间变化的函数为 ； 时，水面高度为；随后水面每4分钟下降 ，故深度随时 （3）通过分析计算，写出放水时间在内水对容器底部压强 与时间 的函数关系式. 68 间变化的函数为 ；压强随时间变化的函数为 . 故在 范围内，压强随时间 变化为 ； 在 范围内，压强随时 间变化为 . 第2题图 第3题图 3.[2024成都青白江区模拟]如图所示， 水平桌面上放置甲、乙两圆柱形容器， 两容器底部用细管相连.甲容器底面积 为，水深为 ；乙容器中 放有底面积为 的圆柱形木块. 现打开阀门 缓慢向乙容器中注水， 水对乙容器底的压强与所注水的质量 的关系如图丙所示，木块始终 竖直，当注入水的质量等于 时，木块恰好漂浮.忽略圆柱体吸水、细 管容积等次要因素.已知， . 70 （1）求打开阀门前水对甲容器 底部的压强. 第3题图 解：打开阀门前甲容器水深为 ；则甲容器中水对容 器底部的压强为 ； 71 解：由图丙可知当注入水的质量等于 时，木块恰好漂浮，水对乙容器底压强 ，根据 可得此时乙容器内水的深度为 ，此时木块排开水的体 积 ，此时木 块受到的浮力为 ； 第3题图 （2）求木块恰好漂浮时所受浮力的大小. 72 第3题图 （3）将木块换成某种新型材料制成的 圆柱体，其形状与木块完全相同，重量 为木块的0.6倍，打开阀门 ，直到水静止 时，求水对甲容器底部的压强. 解：由于木块恰好漂浮，则 ；当注入 水的质量等于 时，注入水的体积为 ，所以乙容器的底面积为 ；甲容器中水的体积为 ，由于将木块换成某种新型材料制成的圆柱体，其其形状与木块完全相同，重量为木块的0.6倍，根据 可知 73 体积相同时，圆柱体的密度是木块的0.6倍，由于 木块在水中会漂浮，则圆柱体在水中一定也会漂 浮，所以 ；圆柱 体在水中漂浮时，，根据 可得 ，打开阀门，甲与乙构成连通器，当水不再流动时，两侧水面相平，深度相等，此时甲、乙容器内水的深度为 ；此时甲容器中水对容器底部的压强为 第3题图 ， 打开阀门，甲与乙构成连通器，当水不再流动时，两侧水面相平，深度相等，此时甲、乙容器内水的深度为 ； 第3题图 $$