内容正文:
物理
5套安徽真题卷 + 14套安徽模拟卷 + 5套全国精编卷
3套中考趋势卷 + 3套名师预测卷 + 8套重难小卷
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第2节 浮力的相关计算
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第七讲 浮 力
第2节 浮力的相关计算
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第2节 浮力的相关计算
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1.(2023·湖南益阳)某一木块的体积为100 cm3,所受的重力为0.8 N。漂浮在水面上静止时受到的浮力为 N。用手将木块压住使它浸没在水中,木块受到的浮力为
N。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
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▶限时:10分钟
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第2节 浮力的相关计算
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2.(2024·合肥50中期中)一体积为1×10-4 m3的实心铁块,用细线系好,缓慢放入盛有水的溢水杯中,当其完全浸没在水中并稳定后,经测量从杯中溢出0.06 kg的水。则实心铁块在水中所受到的浮力大小为 N。若水对铁块底部的压力大小为1.6 N,则水对铁块顶部的压力大小为 N。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
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第2节 浮力的相关计算
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变式训练 如图所示,将一小木块轻轻放入装满水的溢水杯中,溢水口正下方放有一重为0.5 N的小烧杯,溢出的水全部被小烧杯接住,现测得小烧杯和溢出的水总重为3 N,则木块浸没在水中的体积为 m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
2.5×10-4
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3.(2024·阜阳模拟)小安用图示方法测浮力,立方体物块的重力如图甲所示;立方体物块浸没在某液体后,弹簧测力计的示数如图乙所示。已知立方体物块的棱长l=5 cm,g取10 N/kg,则液体的密度为 g/cm3。
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4.(2024·兰州)一根轻质且不可拉伸的细线将一棱长为10 cm的正方体物块拴接在容器底部,如图甲所示,当水深为30 cm时,细线刚好伸直;如图乙所示,当水深为36 cm时,物块上表面恰好与水面相平,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,则此正方体物块的密度为 kg/m3,图乙中细线的拉力为 N。
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▶限时:15分钟
0.4×103
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第2节 浮力的相关计算
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【解析】当水深为30 cm时,细线刚好伸直,当水深为36 cm时,物块上表面恰好与水面相平,正方体物块的棱长为10 cm,则细线刚好伸直时,物块浸在水中的深度h1=10 cm-(36 cm-30 cm)=4 cm,物块浸在水中的体积V1=4 cm×10 cm×10 cm=400 cm3=4×10-4 m3,根据阿基米德原理可知,此时物块所受浮力F浮1=ρ水gV1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4×10-4 m3=4 N,此时物块漂浮,则G物=F浮1=4 N,则物块的质量m物==0.4 kg,物块的体积V物=10 cm×10 cm×10 cm=1000 cm3=1×10-3 m3,由ρ=可知,物块的密度ρ物==0.4×103 kg/m3;题图乙中,物块完全浸在水中静止,此时物块在重力、细线的拉力及浮力的作用下受力平衡,物块完全浸在水中受到的浮力F浮=ρ水gV物=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3 m3=10 N,则细线的拉力F=F浮-G物=10 N-4 N=6 N。
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5.(2024·新疆)人体密度跟水的密度差不多。质量为40 kg的小明套着游泳圈(游泳圈重力不计)在游泳池中漂浮时,小明浸在水中的体积为他的体积的,则游泳圈浸在水中的体积约为(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)( )
A.10 dm3 B.20 dm3
C.30 dm3 D.40 dm3
A
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A.液体密度ρ甲<ρ乙
B.两小球受到的浮力FA=FB
C.两电子秤示数相等
D.将A、B两个小球取出后(忽略带出的液体),左侧电子秤示数变化较大
6.(2024·四川达州)如图所示,水平桌面上两相同的电子秤,上面分别放有相同的容器,容器中装有甲、乙两种不同的液体,将体积相等的A、B两个小球分别放入液体中静止时,A球沉底、B球漂浮,此时液体深度h甲<h乙,液体对容器底部压强相等。下列说法正确的是( )
D
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解:(1)题图甲中,正方体木块所排开水的体积
V排=V木=×(0.1 m)3=6×10-4 m3
则正方体木块受到的浮力F浮=ρ水gV排
=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6×10-4 m3=6 N
7.棱长为0.1 m的正方体木块,漂浮在水面上时,有的体积露出水面,如图甲所示。若在正方体木块下系一铁球,木块与铁球刚好悬浮于水中,如图乙所示(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)。求:
(1)图甲中,木块所受的浮力;
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7.棱长为0.1 m的正方体木块,漂浮在水面上时,有的体积露出水面,如图甲所示。若在正方体木块下系一铁球,木块与铁球刚好悬浮于水中,如图乙所示(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)。求:
(2)图乙中铁球对木块的拉力;
(2)题图甲中,由漂浮条件可知,木块的重力G木=F浮=6 N
题图乙中,木块完全浸没在水中受到的浮力F'浮=ρ水gV'排=ρ水gV木=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3 m3=10 N
由于木块处于受力平衡状态,则铁球对木块的拉力
F=F'浮-G木=10 N-6 N=4 N
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(3)剪断连线前木块受到的浮力F浮1=F'浮=10 N
剪断连线后木块最终漂浮,此时木块受到的浮力
=G木=6 N
而连线剪断前后铁球受到的浮力不变,则木块与铁球受到的总浮力变化量ΔF浮==10 N-6 N=4 N
(3)剪断木块与铁球的连线,当木块静止时,木块与铁球受到的总浮力变化量。
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8.(2024·江苏无锡改编)制作简易的密度计,器材:长度为20 cm的吸管一根、铁屑、石蜡、小瓶、记号笔、刻度尺、天平。如图甲所示,用刻度尺和记号笔在吸管上标出长度刻度,用石蜡将标0 cm的一端封闭,添加铁屑至管内,使其总质量为10 g,能竖直漂浮在液体中;当将它放入密度为1.0 g/cm3的水中时,浸入的深度为H。如图乙所示,在吸管下方安装一个小瓶,将铁屑装入瓶中,制成另一支简易密度计,使其总质量为30 g,放入水后能竖直漂浮,小瓶完全浸没,在密度计上标记出水面位置M,取出密度计擦干,倒出部分铁屑,使其总质量为27 g,再放入水中,小瓶仍完全浸没,液面距离M为3 cm。(g取10 N/kg)
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第2节 浮力的相关计算
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解:(1)密度计在酒精中漂浮,其受到的浮力等于重力,
则F浮=G物=mg=10×10-3 kg×10 N/kg=0.1 N
由于密度计在水中和酒精中均漂浮,密度计受到的浮力均等于其重力,则密度计在水中受到的浮力等于其在酒精中受到的浮力,则有ρ水gSH=ρ酒精gSH'
解得H'=H=1.25H
(1)若将总质量为10 g的密度计放入密度为0.8 g/cm3的酒精中,密度计漂浮在酒精中,求密度计所受的浮力大小和浸入的深度;(用H表示)
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第2节 浮力的相关计算
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(2)当密度计总质量为30 g时,仍能漂浮在水中,
则受到的浮力F'浮=G密度计=m密度计g
由阿基米德原理有F'浮=ρ水gV排,则有m密度计g=ρ水gV排
密度计排开水的体积V排==30 cm3
同理,当密度计总质量为27 g时,排开水的体积V'排==27 cm3
此时水面刻度距离M为3 cm,即水面高度变化量Δh=3 cm,由此可知吸管的横截面积S==1 cm2
(2)求吸管的横截面积。
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