第10章 专题13 压强和浮力的综合-【绿卡初中创新题】2024-2025学年新教材八年级下册物理习题课件(人教版2024)河北专版

第十章　浮　力 专题十三　压强和浮力的综合 1 类型1　分析浮沉状态 1. 把重为9 N、棱长为0.1 m的正方体物块投入装有足够多水的大容器中，当物块静止时处于________（选填“沉底”“悬浮”或“漂浮”）状态。此时物块所受浮力大小为________N，物块下表面受到水的压强大小为________Pa。（g取10 N/kg） 漂浮 9 900 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 2 2. 如图所示，将一个棱长为5 cm、重为1 N的正方体物块（图中未画出），轻轻放入足够大、盛满水的溢水杯中，则该物块静止时受到的浮力大小为________N。放入物块后，水对溢水杯底部的压强________（选填“变大”“变小”或“不变”），溢水杯对水平桌面的压力________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 1 不变 不变 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 3 3. 学习了“浮力”知识后，小金做了一个观察鸡蛋浮沉的实验。他将一个底面积为100 cm2的薄壁圆柱形容器放置在水平桌面上，向容器中注入10 cm深的水，再将质量为55 g的鸡蛋轻轻放入水中，发现鸡蛋沉至容器底部，此时测得水面升高了0.5 cm。向容器中加食盐并轻轻搅动，直到鸡蛋恰好悬浮起来。g取10 N/kg，水的密度为1.0×103 kg/m3。求： （1）放入鸡蛋前，容器底部受到的水的压强。 解：（1）容器中放入鸡蛋前，水对容器底部的压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=1×103 Pa。 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 4 （2）当鸡蛋沉至容器底部时，鸡蛋受到的浮力。 （3）当鸡蛋恰好悬浮时，盐水的密度。 解：（2）加食盐之前鸡蛋沉至容器底部时，排开水的体积V排=100 cm2×0.5 cm=50 cm3=5×10-5 m3，此时鸡蛋受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5×10-5 m3=0.5 N。 解：（3）鸡蛋恰好悬浮时，F浮′=G=mg=55×10-3 kg×10 N/kg=0.55 N，鸡蛋排开盐水的体积V排′=V排=5×10-5 m3，由F浮=ρ液gV排得，盐水的密度ρ盐水===1.1×103 kg/m3。 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 5 4. （四川乐山中考）如图所示，实心均匀圆柱体A、底面积均为30 cm2的薄壁圆柱形容器B、C，都放置在水平桌面上，A、B、C的高度均为10 cm。容器B内装有水，容器C内装有油，各项参数如表所示。忽略圆柱体A吸附液体等次要因素，g取10 N/kg。 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 6 （1）求圆柱体A的体积。 （2）将A竖直缓慢放入B中，静止时A漂浮在水面，求此时圆柱体A受到的浮力。 解：（2）A漂浮在水面，则A所受浮力与重力相等，即A受到的浮力F浮=G=mg=0.09 kg×10 N/kg=0.9 N。 解：（1）由题表可知，圆柱体A的体积V==150 cm3。 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 7 （3）将A竖直缓慢放入C中，待A静止后，求油对容器底部的压强。 解：（3）A的底面积SA= = =15 cm2，油的体积V油= = =90 cm3，圆柱体A的密度小于油的密度，假设A在油中静止时处于漂浮状态，则A所受浮力F浮′=G= 0.9 N，A排开油的体积V排= = =1×10-4 m3=100 cm3>V油=90 cm3，所以A不能漂浮在油中，A在油中沉底，此时油的深度h油= = =6 cm，油对容器底部的压强p=ρ油gh油= 0.9×103 kg/m3×10 N/kg×0.06 m=540 Pa。 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 8 5.（唐山模拟）图甲是放在水平桌面上的空腔“浮沉子”的示意图，“浮沉子”的底面积为5 cm2，此时“浮沉子”对桌面的压强为3×103 Pa；图乙是一盛有水的薄壁柱形容器（容器足够高），底面积为50 cm2，水深为h1=52 cm。将空腔“浮沉子”放入水中时恰好悬浮。（g取10 N/kg，水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3）求： 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 9 （1）“浮沉子”的质量。 解：（1）“浮沉子”放在水平桌面上时，对桌面的压力F=pS1=3×103 Pa×5×10-4 m2=1.5 N；因“浮沉子”静止在水平桌面上，则有G=F=1.5 N，“浮沉子”的质量m===0.15 kg。 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 10 （2）“浮沉子”在水中悬浮时，水对容器底的压强。 解：（2）因为“浮沉子”在水中悬浮，则有F浮=G=1.5 N；由F浮=ρ液gV排知，“浮沉子”排开水的体积V排===1.5×10-4 m3；水面升高的高度Δh===0.03 m；水面的高度h=h1+Δh=0.52 m+0.03 m=0.55 m；水对容器底的压强p′=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.55 m=5.5×103 Pa。 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 11 （3）用图乙容器中的水充满“浮沉子”的空腔后，将“浮沉子”再次置于图乙容器中，“浮沉子”下沉到容器底部，此时水的深度为54 cm，求此时“浮沉子”对容器底部的压力大小。 解：（3）“浮沉子”充满水后，所受浮力不变，所充水的重力G充=m充g=ρ水V充g=1.0×103 kg/m3×（0.55 m−0.54 m）×50×10−4 m2×10 N/kg=0.5 N；此时“浮沉子”的总重力G总=G+G充=1.5 N+0.5 N=2 N，“浮沉子”处于静止状态，容器底部对“浮沉子”的支持力F支=G总-F浮=2 N-1.5 N=0.5 N；由力的相互性可知，浮沉子对容器底的压力大小F压=F支=0.5 N。 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 12 类型2　物体进、出液体 6. 如图甲所示，盛有某一液体（密度为ρ）的圆柱形容器静止在水平桌面上，容器底面积为S。用弹簧测力计悬挂一圆柱形金属块，将金属块从容器底部缓慢竖直向上拉出液体，弹簧测力计示数F与金属 块下表面距容器底部距离h的关系如图乙所示。 下列说法正确的是（考虑液面的变化）（　　） A. 金属块的高度为h1-h0 B. 金属块的密度为 ρ C. 当金属块有一半体积露出液面时，弹簧测力计的示数为 D. 金属块被拉出液体后与浸没时相比，水平桌面受到的压强变化了 D D 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 13 类型2　物体进、出液体 7.（沧州模拟）如图甲所示，将一个底面积为400 cm2的薄壁柱形溢水杯置于水平桌面上，水的高度h1=8 cm，此时水面离溢水口的竖直距离h2=2 cm。再将高度为10 cm的圆柱体缓慢放入水中，当圆柱体竖直下沉在杯中后，从溢水杯中溢出了200 g的水，如图乙所示，此时圆柱体对容器底的压力为0。ρ水=1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg。求： 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 14 （1）图乙中圆柱体受到的浮力。 解:（1）由ρ=可得，溢出水的体积V溢= = =200 cm3，题图甲中溢水杯没有装满水部分的体积ΔV=Sh2=400 cm2×2 cm=800 cm3，则题图乙中圆柱体排开水的体积V排=ΔV+V溢=800 cm3+200 cm3=1 000 cm3=1×10-3 m3，圆柱体受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/cm3×10 N/kg×1×10-3 m3=10 N。 （2）圆柱体的质量。 解:（2）题图乙中圆柱体对容器底的压力为0，圆柱体处于悬浮状态，圆柱体的重力G=F浮=10 N，则圆柱体的质量m===1 kg。 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 （3）若将图乙中的圆柱体竖直向上移动3 cm，圆柱体底部受到水的压强。 解:（3）圆柱体的底面积S圆= = =100 cm2，溢水杯中剩余水的体积V剩=Sh1-V溢=400 cm2×8 cm-200 cm3=3 000 cm3，若将题图乙中的圆柱体竖直向上移动h′=3 cm，水面会降低，设此时圆柱体浸入水中的深度为h，则此时容器中水的体积V剩=Sh'+（S-S圆）h，即3 000 cm3=400 cm2×3 cm+（400 cm2-100 cm2）h，解得h=6 cm=0.06 m，圆柱体底部受到水的压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.06 m=600 Pa。 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 类型3　注入液体 8.（石家庄长安期末）如图甲所示，水平地面上有一底面积为400 cm2、不计质量的薄壁柱形容器。容器中放有一个用细线与容器底部相连的木块，质量为600 g，细线体积忽略不计。如图乙所示，往容器中缓慢加水，直至木块浸没在水中，木块所受的浮力F浮与时间t的 关系图像如图丙所示，其中AB段表 示木块离开容器底上升直至细线被拉 直的过程。（ρ水=1.0×103 kg/m3，g取 10 N/kg）求： 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 17 （1）木块浸没在水中时绳子的拉力。 解：（1）木块的重力G=mg=0.6 kg×10 N/kg=6 N，木块浸没在水中时，由图丙分析可得，浮力F浮=10 N；木块处于静止状态，受力平衡，所以绳子受到的拉力F=F浮-G=10 N-6 N=4 N。 （2）木块的密度。 解：（2）木块的体积V=V排===1×10-3 m3，木块的密度ρ===0.6×103 kg/m3。 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 18 （3）剪断绳子，木块静止后水对容器底部压强的变化量。 解：（3）剪断绳子后木块漂浮，此时木块受到的浮力F浮′=G=6 N，由F浮=ρ液gV排可得，木块此时排开液体的体积V排′===6×10-4 m3，剪断绳子前后，木块排开水的体积的变化量ΔV排=V排-V排′=1×10-3 m3-6×10-4 m3=4×10-4 m3，水面下降的深度Δh===0.01 m，水对容器底部压强的变化量Δp= ρ水gΔh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.01 m=100 Pa。 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 19 9.（河北中考）A为质量分布均匀的长方体物块，质量为300 g，棱长如图甲所示。B为内部平滑的圆柱形薄壁容器，底面积为300 cm2，高为15 cm，如图乙所示。A、B均静置于水平地面上。水的密度为1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg。 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 （1）求A的密度。 解：（1）A为质量分布均匀的长方体物块，质量为300 g，其体积VA=8 cm× 5 cm×10 cm=400 cm3，则A的密度ρA= = =0.75 g/cm3=0.75×103 kg/m3。 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 （2）图甲中A对地面的压强为p1，将A放入B后，B对地面的压强为p2，且p1∶p2=5∶2，求B的质量。 解：（2）A对地面的压强p1= = = ，将A放入B后，B对地面的压强p2= = = ，因p1∶p2=5∶2，则=5∶2，即∶=5∶2，代入数据可得，∶=5∶2，解得mB=600 g。 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 （3）将A放入B后，向B中缓慢加水，在A对B底部的压力恰好最小的所有情况中，分析并计算水对容器底部的最小压力。 解：（3）将A放入B后，向B中缓慢加水，A的密度小于水的密度，当A刚好漂浮，即F浮=GA=mAg=0.3 kg×10 N/kg=3 N时，A对B底部的压力恰好为0；当A在水中的底面积最大时，水的深度最小，此时水对容器底部的压力最小。由题图甲可知，最大底面积SA'=0.08 m×0.1 m=0.008 m2，当A在水中的底面积为0.008 m2且刚好漂浮时，根据阿基米德原理可知，F浮=ρ水V排g=ρ水SA′h浸g，容器中水的深度（此时A浸入水中的深度）hmin=h浸= = =0.037 5 m，则水对容器底部的最小压强pmin=ρ水ghmin=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.037 5 m=375 Pa，由p= 可知，水对容器底部的最小压力Fmin=pminSB=375 Pa×300×10-4 m2=11.25 N。 目 录 导 航 2 3 4 5 6 1 7 8 9 24 $$