2025年青海省中考物理二轮复习专项-微专题4 压强、浮力综合计算

第十讲　浮力 微专题4　压强、浮力综合计算 2025年青海中考物理复习专项　 类型1　漂浮、悬浮类 1 类型3　注水、排水类 3 类型2　入水、出水类 2 类型1　漂浮、悬浮类 微技能突破 模型图的受力分析及相关计算(图中A、B的重力分别用GA、GB表示，其在液体中所受浮力分别用F浮A、F浮B表示) 常见模型图       对A受力分析 GA F浮A F压=GB GA F浮A F拉 GA F浮A 常见模型图       阿基米德原理法求浮力F浮 F浮A＝G排＝ρ液gV排(注：物块A浸没时V排＝VA) 平衡法求F浮 F浮A＝GA F浮A＝______　　　 F浮A＝________ 容器对桌面 的压力 F压＝G容器＋G液＋GA F压＝_____________ ____________ F压＝__________ ________ 容器对桌面 的压强 p＝ GA+GB G容器＋G液＋GA+GB GA+F拉 G容器＋G液＋GA 常见模型图       液体对容器底的 压力和压强 方法一：先压强，后压力(也适用于非柱形容器) 液体对容器底的压强：p'＝ρ液gh，对容器底的压力： F压'＝p'S容 方法二：先压力，后压强(适用于柱形容器) 液体对容器底的压力：F压'＝G液＋F浮，对容器底的压强：p'＝＝ 解：(1)木块A的体积VA＝(10×10－2 m)3＝1×10－3 m3 木块A排开水的体积V排＝(1－)×1×10－3 m3＝6×10－4 m3 木块A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 典例精讲 例　 如图所示，圆柱形容器重1 N、底面积为200 cm2，放在水平桌面上，装有8 kg的水.将边长为10 cm的正方体木块A放入水中，木块A静止时有的体积露出水面.已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，求： (1)木块A受到的浮力. 圆柱形容器重1 N、底面积为200 cm2，放在水平桌面上，装有8 kg的水.将边长为10 cm的正方体木块A放入水中，木块A静止时有的体积露出水面.已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg (2)放入木块A后，容器对水平桌面的压强. (2)木块A漂浮在水面上时受到重力、浮力的作用，由受力平衡可知， 木块A的重力GA＝F浮＝6 N 容器中水的重力G水＝m水g＝8 kg×10 N/kg＝80 N 放入木块A后，容器对桌面的压力 F压＝G容器＋G水＋GA＝1 N＋80 N＋6 N＝87 N 则容器对水平桌面的压强p＝＝＝4 350 Pa 变式1　上压模型 现将一体积为125 cm3的合金块B放在例题图中的木块A上方，木块A静止时下表面浸入水中的深度为8 cm，如图所示.已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，求： (1)[一题多解]木块A受到的浮力. 解：(1)解法一：木块A底部受到水的压强 pA＝ρ水ghA＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8×10－2 m＝800 Pa 木块A下表面受到水的压力F下＝pAS＝800 Pa×10×10×10－4 m2＝8 N 木块A上表面受到水的压力F上＝0 N 木块A受到的浮力F浮＝F下－F上＝8 N－0 N＝8 N 解法二：木块A排开水的体积 V排A＝(10×10×8)×10－6 m3＝8×10－4 m3 木块A受到的浮力 F浮A＝ρ水gV排A＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8×10－4 m3＝8 N 现将一体积为125 cm3的合金块B放在例题图中的木块A上方，木块A静止时下表面浸入水中的深度为8 cm，如图所示.已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg (2)合金块B的密度. 思路引导 ①对木块A受力分析： ②写出力的关系式：_____________ ③对合金块B受力分析： ④写出力的关系式：_________ F浮＝F压＋GA　 GB＝F支 GA F压 F浮 GB F支 (2)合金块B对木块A的压力 F压＝F浮－GA＝8 N－6 N＝2 N 合金块B的重力GB＝F压＝2 N 合金块B的质量mB＝＝＝0.2 kg 合金块B的密度 ρB＝＝＝1.6×103 kg/m3 现将一体积为125 cm3的合金块B放在例题图中的木块A上方，木块A静止时下表面浸入水中的深度为8 cm，如图所示.已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg (3)放上合金块B后水对容器底部压强的增加量. (3)放上合金块B后排开水体积的变化量 ΔV排＝V排A－V排＝8×10－4 m3－6×10－4 m3＝2×10－4 m3 则水面高度的变化量Δh＝＝＝0.01 m 水对容器底部压强的增加量 Δp＝ρ水gΔh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.01 m＝100 Pa (2)由于木块浸没，则V排＝VA＝1×10－3 m3 木块受到的浮力 F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10－3 m3＝10 N 变式2　下拉模型 如图所示，将例题图中的木块A在绳子的拉力作用下浸没在水中，绳子的质量和伸长忽略不计.已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg.求： (1)画出图中所示木块A的受力分析示意图. (2)木块A受到的浮力. F拉 G F浮 将例题图中的木块A在绳子的拉力作用下浸没在水中，绳子的质量和伸长忽略不计.已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg. (3)绳子对木块A的拉力. (3)由于F浮＝F拉＋GA，则绳子对木块的拉力 F拉＝F浮－GA＝10 N－6 N＝4 N F拉 G F浮 类型2　入水、出水类 微技能突破 1. 物体入水过程中的液面变化 2. 物体入水情景分析图：以物体为研究对象 过程 物体未进入水中 物体进入水中 物体浸没在水中 物体沉入容器底部 模型图示         受力分析   　     列等式 F拉＝G物 G物＝F拉1＋F浮 _____________　　　　 G物＝F支＋F浮″ 注：出水过程为入水过程的逆过程，从后往前分析即可. F浮 G F拉1 G物＝F拉2＋F浮' 典例精讲 例1　 如图甲所示，弹簧测力计下端用轻质细线系着不吸水的实心圆柱体，其底面积为8 cm2，圆柱体浸没在水中(不与容器壁、容器底接触)，此时水面的高度为25 cm，容器的底面积为50 cm2.现将其以1 cm/s的速度匀速竖直拉出水面，弹簧测力计示数F随圆柱体上升时间t的变化关系如图乙所示.水的密度是1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，圆柱体表面所沾水和细线体积均不计，求： ①a点表示圆柱体____________________的状态，此时浮力可用公式F浮＝______来计算 ②b点表示圆柱体____________________的状态，此时F浮＝____N ③利用s＝vt可算出圆柱体运动的______ 图像分析 上表面刚接触水面时 G－F 下表面刚接触水面时 0 距离 底面积为8 cm2，圆柱体浸没在水中(不与容器壁、容器底接触)，此时水面的高度为25 cm，容器的底面积为50 cm2.现将其以1 cm/s的速度匀速竖直拉出水面，水的密度是1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg (1)圆柱体的重力. (2)浸没时，圆柱体受到的浮力. 解：(1)分析题图可知，圆柱体的重力 G＝F2＝2.0 N (2)0～10 s内，圆柱体处于浸没状态， 由受力分析可知，它受到的浮力F浮＝G－F1＝2.0 N－1.6 N＝0.4 N 底面积为8 cm2，圆柱体浸没在水中(不与容器壁、容器底接触)，此时水面的高度为25 cm，容器的底面积为50 cm2.现将其以1 cm/s的速度匀速竖直拉出水面，水的密度是1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg (3)当圆柱体上表面刚要出水时，下表面受到的压强. (3)当圆柱体上表面刚要出水时，其下表面受到的压力等于它受到的浮力，则其下表面受到的压强 p＝＝＝＝500 Pa (4)圆柱体上升的高度h升＝vt＝1 cm/s×2.1 s＝2.1 cm 分析可知，水面下降的高度Δh＝＝＝0.4 cm 此时水的深度H＝h－Δh＝25 cm－0.4 cm＝24.6 cm 水对容器底部的压强 p′＝ρ水gH＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×24.6×10－2 m＝2 460 Pa 底面积为8 cm2，圆柱体浸没在水中(不与容器壁、容器底接触)，此时水面的高度为25 cm，容器的底面积为50 cm2.现将其以1 cm/s的速度匀速竖直拉出水面，水的密度是1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg (4)(较难——涉及液面升降问题)求圆柱体上表面刚好接触水面后，继续向上运动2.1 s时，水对容器底的压强. 例2　 2024年5月初“奋斗者”号潜水器在5天作业时间内，完成7次载人深潜作业，还成功回收了在7 700 m深海域进行鲸落系统演化观测的深海着陆器.某次“奋斗者”号下潜至7 700 m深海域用时10 h，深潜时排开海水的质量为3.15×104 kg，求：(g取10 N/kg，ρ海水取1.05×103 kg/m3) (1)“奋斗者”号此次下潜的平均速度. 解：(1)10 h内“奋斗者”号下潜的深度s＝7 700 m＝7.7 km 则此次下潜的平均速度v＝＝＝0.77 km/h 某次“奋斗者”号下潜至7 700 m深海域用时10 h，深潜时排开海水的质量为3.15×104 kg， 求：(g取10 N/kg，ρ海水取1.05×103 kg/m3) (2)“奋斗者”号的体积. (2)没入海水中的“奋斗者”号排开海水的质量m排＝3.15×104 kg， “奋斗者”号排开海水的体积等于自身的体积， 由ρ＝可知，“奋斗者”号的体积V＝V排＝＝＝30 m3 某次“奋斗者”号下潜至7 700 m深海域用时10 h，深潜时排开海水的质量为3.15×104 kg，求：(g取10 N/kg，ρ海水取1.05×103 kg/m3) (3)“奋斗者”号在7 700 m深海域舱体底部每平方米所受海水的压力. (3)“奋斗者”号在7 700 m深海域舱体底部受到海水的压强 p＝ρ海水gh＝1.05×103 kg/m3×10 N/kg×7 700 m＝8.085×107 Pa 舱体底部每平方米所受的海水压力 F＝pS＝8.085×107 Pa×1 m2＝8.085×107 N 某次“奋斗者”号下潜至7 700 m深海域用时10 h，深潜时排开海水的质量为3.15×104 kg，求：(g取10 N/kg，ρ海水取1.05×103 kg/m3) (4)分析证明在提升深海着陆器竖直上升的过程中(未露出水面)，深海着陆器受到的浮力是否做功？ (4)在提升深海着陆器上升的过程中，受到竖直向上的浮力，深海着陆器在浮力的方向上移动了一段距离，故深海着陆器受到的浮力做功． 例3　(2024广元)如图甲，一个底面积为100 cm2的薄壁圆柱形容器中盛有深度为40 cm的水.电动机吊着一个底面积为50 cm2的圆柱形金属块，从金属块底面距水面20 cm高处开始竖直下降，然后进入水中，最后静止在容器底部，金属块运动过程中始终做匀速直线运动，水未溢出.整个过程中，电动机对金属块拉力的功率P与金属块运动时间t的关系如图乙.g取10 N/kg，水的密度为1.0×103 kg/m3， 金属块下降过程中受到的阻力和绳子 自重不计.求： (1)金属块下降的速度大小. 解：(1)由图乙可知，金属块从开始下降到接触水面用时1 s， 则金属块运动的速度v＝＝＝0.2 m/s 一个底面积为100 cm2的薄壁圆柱形容器中盛有深度为40 cm的水.电动机吊着一个底面积为50 cm2的圆柱形金属块，从金属块底面距水面20 cm高处开始竖直下降，然后进入水中，最后静止在容器底部，金属块运动过程中始终做匀速直线运动，水未溢出.g取10 N/kg，水的密度为1.0×103 kg/m3 (2)金属块浸没在水中时，受到的浮力大小. (2)0～1 s，金属块竖直向下做匀速直线运动 G＝F＝＝＝30 N 金属块浸没后F′＝＝＝25 N F浮＝G－F′＝30 N－25 N＝5 N 一个底面积为100 cm2的薄壁圆柱形容器中盛有深度为40 cm的水.电动机吊着一个底面积为50 cm2的圆柱形金属块，从金属块底面距水面20 cm高处开始竖直下降，然后进入水中，最后静止在容器底部，金属块运动过程中始终做匀速直线运动，水未溢出.g取10 N/kg，水的密度为1.0×103 kg/m3 (3)金属块静止在容器底部时，上表面受到水的压力大小. ①金属块的体积V＝V排＝＝＝5×10－4 m3＝500 cm3 金属块的高度h＝＝＝10 cm ①金属块的高度. 思维搭台阶 ②金属块上表面的深度. ③金属块上表面受到的压强. ④金属块上表面受到的压力. ②金属块静止在容器底部水面上升的高度Δh＝＝＝5 cm 金属块上表面的深度h上＝40 cm＋5 cm－10 cm＝35 cm＝0.35 m ③金属块上表面受到的压强p＝ρ水gh上＝ 1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.35 m＝3 500 Pa ④金属块上表面受到的压力F上＝pS＝3 500 Pa×50×10－4 m2＝17.5 N 类型3　注水、排水类 微技能突破 注水导致液面变化 注：排水是注水的逆过程，同样遵循以上规律. 典例精讲 例　如图所示，一个底面积为200 cm2的带阀门K的圆柱形容器放在水平桌面上，内装有14 cm深的水.现将重25 N的正方体M用细绳悬挂放入水中，有的体积浸入水中，已知正方体M的边长为10 cm，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg.求： (1)正方体M放入水中前，水对容器底部的压强. 解：(1)水对容器底部的压强 p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.14 m＝1.4×103 Pa (2)正方体M的体积VM＝(10 cm)3＝1 000 cm3＝1×10－3 m3 由于用细绳悬挂放入水中，有的体积浸入水中，则 V排＝×1×10－3 m3＝8×10－4 m3 正方体受到的浮力F浮1＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8×10－4 m3＝8 N 一个底面积为200 cm2的带阀门K的圆柱形容器放在水平桌面上，内装有14 cm深的水.现将重25 N的正方体M用细绳悬挂放入水中，有的体积浸入水中，已知正方体M的边长为10 cm，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg. (2)正方体M放入水中后所受到的浮力. 一个底面积为200 cm2的带阀门K的圆柱形容器放在水平桌面上，内装有14 cm深的水.现将重25 N的正方体M用细绳悬挂放入水中，有的体积浸入水中，已知正方体M的边长为10 cm，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg. (3)(较难——涉及液面升降问题)若细绳能承受的最大拉力是20 N，从图示状态开始，通过阀门K缓慢放水，当细绳刚好被拉断时，容器中水面下降的高度. 思维搭台阶 ①细绳刚好被拉断瞬间，正方体M受到的浮力F浮'. ①绳子被拉断的瞬间，正方体M受到的浮力 F浮′＝G－F拉＝25 N－20 N＝5 N ②细绳刚好被拉断瞬间，正方体M排开水的体积V排'. ③排开水体积的变化量ΔV浸. ④水面下降的高度Δh. ②此时正方体M排开水的体积V排′＝＝＝5×10－4 m3 ③ΔV浸＝V排－V排′＝8×10－4 m3－5×10－4 m3＝3×10－4 m3 ④水面下降的高度Δh＝＝＝3×10－2 m＝3 cm 针对训练 1. “背漂”是儿童游泳时常佩戴的一种救生装置.某款长方体“背漂”重为1.5 N，底面积为375 cm2，把足够大的柱形容器放在水平台面上，用不可伸长的细线一端与“背漂”的底面相连，另一端固定在容器底部，如图甲.往容器中缓慢持续注水，注水过程中细线的拉力F与水的深度h关系如图乙.ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，下列说法正确的是(　　) A. “背漂”刚要浮起来时，容器中水的深度为0.4 m B. 注水过程中，“背漂”受到的最大浮力为30 N C. “背漂”恰好浸没时，其下表面受到水的压强为80 Pa D. 注水过程中，“背漂”上升的高度为15.4 cm B 谢谢 $$