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物 理
8年级 下册
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专题训练(四) 压强与浮力的综合计算
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专题训练(四) 压强与浮力的综合计算
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专题训练(四) 压强与浮力的综合计算
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类型1 漂浮、悬浮模型
1.如图所示,将棱长为20 cm的正方体放入水中,正方体下表面受到水的压力为40 N,已知水的密度为1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg。求:
(1)水对正方体下表面的压强;
(2)正方体受到的浮力;
(3)正方体的密度。
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解:(1)正方体下表面的表面积S=(20 cm)2=400 cm2=4×10-2 m2
水对正方体下表面的压强p==1 000 Pa
(2)正方体漂浮,根据浮力产生的原因可知,正方体受到的浮力F浮=F压=40 N
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(3)正方体漂浮,根据浮沉条件可知,正方体的重力G=F浮=40 N
正方体的质量m==4 kg
正方体的体积V=(20 cm)3=8 000 cm3=8×10-3 m3
正方体的密度ρ==0.5×103 kg/m3
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2.小明在盛有水的烧杯中放入一个质量为52.5 g、体积为50 cm3的鸡蛋,静止时如图甲所示;在水中缓慢加入食盐,使其溶解,鸡蛋静止时如图乙所示;继续加入食盐,鸡蛋静止时有的体积露出液面,此时液体的深度h=10 cm,如图丙所示。ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg。求:
(1)图甲中鸡蛋受到的浮力;
(2)图乙中盐水的密度;
(3)图丙中盐水对烧杯底部的压强。
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解:(1)题图甲中,鸡蛋受到水的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×50×10-6 m3=0.5 N
(2)题图乙中,鸡蛋处于悬浮状态,则盐水的密度ρ盐水=ρ鸡蛋==1.05 g/cm3
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(3)由题图丙可知,鸡蛋漂浮在盐水面上,F浮丙=G
根据F浮=ρ液gV排和G=mg可得
ρ'盐水gV=mg
则ρ'盐水==1.2 g/cm3=1.2×103 kg/m3
题图丙中盐水对烧杯底部的压强p=ρ'盐水gh=1.2×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=1200 Pa
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类型2 下压(下拉)模型
3.如图所示,容器的底面积为100 cm2,容器中装有水,水中有一个木块被细线系着并完全浸没在水中,已知木块的质量为0.6 kg,此时绳子的拉力为2 N(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)。求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)剪断绳子,木块最终静止时所受的浮力;
(4)绳断前后水对容器底部的压强变化量。
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解:(1)木块的重力G=mg=0.6 kg×10 N/kg=6 N
木块受到的浮力F浮=G+F拉=6 N+2 N=8 N
(2)木块的体积V=V排==8×10-4 m3
木块的密度ρ==0.75×103 kg/m3
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(3)木块浸没在水中时所受浮力大于重力,因此剪断绳子,木块最终将漂浮在水面上,此时木块所受的浮力F'浮=G=6 N
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(4)木块漂浮时排开水的体积V'排==6×10-4 m3
液面下降的深度Δh==0.02 m
水对容器底部的压强变化量
Δp=ρ水gΔh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.02 m=200 Pa
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4.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。将木块从水中取出,放入另一种液体中,并在木块表面上放一重为2 N的石块,静止时,木块上表面恰好与液面相平,如图乙所示。已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg。求:
(1)图甲中木块受到的浮力大小;
(2)图乙中液体的密度;
(3)图乙中木块下表面受到液体的压强。
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解:(1)题图甲中木块受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(0.1 m)3×=6 N
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(2)木块的重力G木=F浮=6 N
木块表面上放一重为2 N的石块,当它静止时,F'浮=G总
即ρ液gV木=G木+G石
液体的密度ρ液==0.8×103 kg/m3
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(3)题图乙中木块下表面受到液体的压强p=ρ液gh=0.8×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=800 Pa
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类型3 称重模型
5.[2024·自贡中考]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F与砖块下底面下降高度h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ρ水=1.0×103 kg/m3,p大气=1.013×105 Pa,g取10 N/kg。求:
(1)砖块完全浸没在水中时所受浮力的大小;
(2)砖块的密度;
(3)砖块刚好完全浸没时,其下底面所受的压强。
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解:(1)由题图乙可知,当h为0~40 cm时,弹簧测力计示数F拉1=54 N,此时砖块处于空气中,根据二力平衡条件可知,砖块的重力G=F拉1=54 N
当h为70~100 cm时,弹簧测力计示数F拉2=24 N,此时砖块完全浸没在水中,则砖块完全浸没在水中时所受浮力F浮=G-F拉2=54 N-24 N=30 N
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(2)因砖块完全浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,由F浮=ρ液gV排可得,砖块的体积V=V排==3×10-3 m3
砖块的密度ρ==1.8×103 kg/m3
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(3)砖块刚好完全浸没时底部所处的深度h1=70 cm-40 cm=30 cm=0.3 m
砖块下底面受到水的压强p水=ρ水gh1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m=3×103 Pa
其下底面所受的压强p=p水+p大气=3×103 Pa+1.013×105 Pa=1.043×105 Pa
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