专项提升三 密度、压强和浮力的综合计算(课件PPT)-【学海风暴·PK中考】2025安徽中考物理备考集训本

专项提升三　 密度、压强和浮力的综合计算 物理·安徽中考 第一部分　模块分层练习 模块三　力　学 YUHENG 软件使用 如果由于缺少软件或软件未更新不能正常播放，可自行下载安装最新的软件，文件夹提供了部分安装包 字体显示 如果有的字体不能显示，请先把字体包中的字体直接复制粘贴至C:\WINDOWS\Fonts即可 便捷操作 目录、返回目录等都有超链接，点击即可跳转至相应页面 视频播放 若因软件问题视频无法打开，请在相应的视频文件夹打开原视频 考向1　漂浮模型 1.(2024池州二模)有一个空玻璃瓶,瓶身为圆柱体,底面积为 50 cm2,内装10 cm高的水,将瓶口密封后放在水平地面上,如图甲所示。再将玻璃瓶分别倒置在盛有水和某种未知液体的容器中,静止后,瓶内、外液面的高度差如图乙、丙所示(ρ水＝1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,瓶壁厚度忽略不计)。求: 基础巩固 点击返回目录页 3 (1)图乙中玻璃瓶受到水的浮力。 解:(1)图甲中玻璃瓶里水的体积V水＝Sh水＝50 cm2×10 cm＝ 500 cm3＝5×10－4 m3 图乙中玻璃瓶排开水的体积V排＝V水＋Sh1＝500 cm3＋50 cm2 ×2 cm＝600 cm3＝6×10－4 m3 玻璃瓶受到水的浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg ×6×10－4 m3＝6 N 点击返回目录页 4 (2)空玻璃瓶的质量。 解: (2)图甲中玻璃瓶里水的重力G水＝m水g＝ρ水V水g＝1.0× 103 kg/m3×5×10－4 m3×10 N/kg＝5 N 由图乙可知,玻璃瓶处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知, F浮＝G总＝G瓶＋G水,则G瓶＝F浮－G水＝6 N－5 N＝1 N 由G＝mg得,m瓶＝＝0.1 kg 点击返回目录页 (3)未知液体的密度。 解: (3)图丙中玻璃瓶排开液体的体积V排'＝V水＋Sh2＝500 cm3＋ 50 cm2×6 cm＝800 cm3＝8×10－4 m3 玻璃瓶在未知液体中受到的浮力F浮'＝G总＝F浮＝6 N 由F浮＝ρ液gV排得,ρ液＝＝0.75×103 kg/m3 点击返回目录页 2.(2024聊城)我国的智能船舶“明远”号矿砂船最大载质量为40万吨,这么大的货船通过国际港口时,工作人员通常是通过读取货船没入海水中的深度来测量载质量的。物理小组根据这个原理,利用圆柱形玻璃杯制作出可测量物体质量的“浮力秤”。如图甲所示,玻璃杯底面积为80 cm2,质量为200 g,将未知质量的铁块放入玻璃杯中,静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5 cm。ρ水＝1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。 点击返回目录页 (1)求玻璃杯底面所受水的压强和压力。 解:(1)玻璃杯底面所受水的压强为 p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5.5×10－2 m＝550 Pa 玻璃杯底面所受水的压力 F＝pS＝550 Pa×80×10－4 m2＝4.4 N 点击返回目录页 (2)求铁块的质量。 解: (2)玻璃杯和铁块整体漂浮在水中,受到了浮力和重力,则玻璃杯和铁块的总重力为 G总＝F浮＝F＝4.4 N 则总质量m总＝＝0.44 kg＝440 g 铁块的质量m铁＝m总－m杯＝440 g－200 g＝240 g 点击返回目录页 (3)此装置还可以作为密度计来测量未知液体的密度。如图乙所示,将空玻璃杯放入待测液体中,静止时浸入液体中的深度为 2 cm,求待测液体的密度。 解: (3)将空玻璃杯放入待测液体中,静止时浸入液体中的深度为2 cm,则排开液体的体积为 V排＝Sh＝80 cm2×2 cm＝160 cm3 点击返回目录页 将空玻璃杯放入待测液体中,此时玻璃杯漂浮,故玻璃杯所受的重力等于浮力,也等于排开液体所受的重力,则G杯＝F浮'＝G排 经整理可知m杯＝m排＝200 g 待测液体的密度为ρ液＝＝1.25 g/cm3 点击返回目录页 考向2　提拉模型 3.(2024自贡)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个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 系图像如图乙所示。忽略砖 块浸入水中时游泳池水面高 度的变化,已知g取10 N/kg, ρ水＝1.0×103 kg/m3,p大气＝ 1.013×105 Pa。求: 点击返回目录页 (1)砖块完全浸没在水中时所受浮力的大小。 解:(1)由图像可知,当h为0~40 cm时,弹簧测力计示数为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。深度大于70 cm时,弹簧测力计示数为24 N不变,此时砖块浸没在水中,则砖块浸没时受到的浮力F浮＝G－F拉2＝54 N－24 N＝30 N。 点击返回目录页 (2)砖块的密度。 解: (2)物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,由F浮＝ρ液gV排可知砖块的体积 V＝V排＝＝3×10－3 m3 砖块的质量m＝＝5.4 kg 砖块的密度ρ＝＝1.8×103 kg/m3 点击返回目录页 (3)砖块刚好完全浸没时,其下底面所受的压强。 解: (3)由图像可知,砖块刚浸没时底部所处的深度h＝70 cm－ 40 cm＝30 cm＝0.3 m 砖块下底面受到水的压强p水＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg ×0.3 m＝3 000 Pa 因此其下底面所受的压强p＝p水＋p大气＝3 000 Pa＋1.013× 105 Pa＝1.043×105 Pa 点击返回目录页 4.(2024合肥庐江模拟)如图所示,用一根细线(质量和体积均不计)将A、B两个实心物体相连接并轻轻地放入水中,当两物体保持静止时,正方体A的上表面恰好与水面平齐。已知正方体A的棱长为10 cm,重力为8 N,球形物体B的重力为7 N。(ρ水＝1.0× 103 kg/m3,g取10 N/kg)求: 点击返回目录页 16 (1)物体A下表面受到水的压力。 解:(1)物体A下表面所受水的压强p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3× 10 N/kg×0.1 m＝1×103 Pa 物体A下表面的面积SA＝＝(10 cm)2＝100 cm2＝1×10－2 m2 物体A下表面受到水的压力FA＝pSA＝1×103 Pa×1×10－2 m2＝10 N 点击返回目录页 (2)细线对物体A的拉力。 解: (2)物体A的体积VA＝＝(10 cm)3＝1 000 cm3＝1×10－3 m3,则物体A受到的浮力F浮A＝ρ水VAg＝1.0×103 kg/m3×1×10－3 m3 ×10 N/kg＝10 N 细线对物体A的拉力TA＝F浮A－GA＝10 N－8 N＝2 N 点击返回目录页 (3)物体B的密度。 解: (3)因为物体A、B恰好悬浮,所以物体B受力平衡,即F浮B＋TA＝GB,则F浮B＝GB－TA＝7 N－2 N＝5 N 根据F浮＝ρ水V排g可得,物体B的体积为VB＝VB排＝＝5×10－4 m3 物体B的质量mB＝＝0.7 kg 物体B的密度ρB＝＝1.4×103 kg/m3 点击返回目录页 考向3　下压模型 5.(2024安庆一模)将盛水的容器放在电子秤上,容器的底面积为100 cm2,电子秤的示数如图甲所示。将一个木块投入水中,漂浮时电子秤的示数为275 g(如图乙);用力F将木块刚好全部压入水中,此时电子秤示数为325 g(如图丙)。(g取10 N/kg,水的密度为 ρ水＝1.0×103 kg/m3) 点击返回目录页 (1)求图乙中木块受到的浮力。 解:(1)由图甲可知,电子秤示数为200 g,则水和容器的总质量m1＝200 g。图乙中,将一个木块投入水中,漂浮时电子秤的示数为275 g,则木块的质量m木＝m2－m1＝275 g－200 g＝75 g＝ 0.075 kg。由于木块漂浮,因此木块受到的浮力F浮＝G木＝m木g＝0.075 kg×10 N/kg＝0.75 N 点击返回目录页 (2)图丙中木块浸没时,与图乙相比,容器底部受到水的压强的变化量为多少? 解: (2)图丙中木块浸没时,与图乙比较可知,木块排开水的质量增加量Δm排＝325 g－275 g＝50 g＝0.05 kg 容器底部受到水的压力的增加量ΔF＝ΔG＝Δm排g＝0.05 kg× 10 N/kg＝0.5 N 容器的底面积S＝100 cm2＝0.01 m2,则压强的变化量Δp＝＝50 Pa 点击返回目录页 (3)求木块的密度。 解: (3)图丙中木块浸没时,与图甲比较可知,木块排开水的质量 m排＝325 g－200 g＝125 g 根据密度公式可知,V木＝V排＝＝125 cm3 木块的密度ρ木＝＝0.6 g/cm3 点击返回目录页 考向4　注水模型 6.下图是一款长方体自动排水水箱,正 方体塑料块A可在浮体室M中上下移动, 浮体室和水箱之间用多孔的塑料挡板隔 开,P为压力传感器,K为电磁阀开关。 当压力传感器受到的压力达到5 N时,电 磁阀开关K自动打开放水,待水几乎流完时,电磁阀开关K自动关闭。已知塑料块A的棱长为10 cm,水箱的深度为30 cm,当水箱中水的深度为2 cm 时,塑料块A对水箱底部的压力刚好为零,已知ρ水＝1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求: 点击返回目录页 (1)此时水对水箱底部的压强。 解:(1)此时水对水箱底部的压强p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3× 10 N/kg×0.02 m＝200 Pa 点击返回目录页 (2)塑料块A的密度。 解: (2)塑料块A对水箱底部的压力为零时,G＝F浮,即ρgV＝ ρ水gV排 所以塑料块A的密度ρ＝·ρ水＝·ρ水＝×1.0×103 kg/m3＝0.2×103 kg/m3 点击返回目录页 (3)水箱中储水的最大深度。 解: (3)塑料块A的重力G＝ρgV＝0.2×103 kg/m3×10 N/kg× (0.1 m)3＝2 N 当压力传感器受到的压力达到5 N时,塑料块A受到的压力也达到5 N,塑料块A受到的浮力F浮'＝G＋F压＝2 N＋5 N＝7 N 点击返回目录页 此时塑料块A排开水的体积V排'＝＝7×10－4 m3＝700 cm3 塑料块A浸入水中的深度h'＝＝7 cm 所以水箱储水的最大深度h大＝30 cm－(10 cm－7 cm)＝27 cm 点击返回目录页 $$