内容正文:
m物=1_。
=350 gx1 g/cm=3.5 g/cm=
P物=Vmm2水100g
P水
3.5×103kg/m
类型2按压、拉拽型浮力综合
3.解:(1)物体A放入前,容器底部受到水的压强:
p=p水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=
3000Pa
(2)由题意可得,物体A放人后,排开水的体积:
V排=S△h=4×10-2m2×0.04m=1.6×10-3m
由阿基米德原理可得,物体A受到的浮力:
F浮=G排=P水gV排=1.0×103kgm3×10N/kg×
1.6×10-3m3=16N
(3)图乙中,物体A处于漂浮状态,浮力等于重力,
则物体A的重力为16N,则物体A的质量:
m4=G=F=16N
gg10 N/kg
=1.6kg
当物体A浸没后受到的浮力:
F浮'=G+F=16N+4N=20N
此时排开水的体积等于物体A的体积:
V=V=Pn'
20N
p水g1.0×103kg/m3×10N/kg
=2×
10-3m3
则物体A的密度:
p,2-2i18n=0.8x10gm
4.解:(1)图乙中B受到的浮力:
F浮B=P水gV排B=1.0×103kg/m3×10N/kg×
2000×10-6m3=20N
(2)图乙中,以A、B整体为研究对象,受到重力
G总、浮力F浮和容器底的支持力F支,且根据力的相
互作用知:F支=F压=16N
整体受到的浮力:
F浮=P水g(V+V排8)=1.0×10kgm3×10N/kg×
(200×10-6m+2000×10-6m3)=22N
整体受到的重力:G总=GA+GB+G水
由于三力平衡,所以G总=F浮+F支=GA+Ga+G脉
则B中充人水的重力:
G脉=F浮+F支-(Ga+GB)=F浮+F支-(mMg+m8)=
22N+16N-(1.4kg×10Vkg+0.6kg×10N/kg)=
18N
根据题意可知,模型B空心部分的体积V室心等于B
中充入水的体积V脉,由p=严和G=mg可得空心
部分的体积:
18N
V空心=V脉=p
&10N/kgx1.0×102kg/m=
1.8×10-3m3
(3)图丙中,以A、B整体为研究对象,受到重力G'、
浮力F浮',处于漂浮状态,则整体受到的浮力:
F浮'=GA+Gg=m4g+mBg=1.4kg×10N/kg+
0.6kg×10N/kg=20N
排开水的总体积:
20N
=P味g=1.0×10kg/mx10NVg
=2×
安徽物理
10-3m3
则变化的体积:
△V=V脉+V排'-V排=V脉+V排'-(VA+VB)=
1.8×10-3m3+2×10-3m3-(200×10-6m3+
2000×10-6m3)=1.6×10-3m3
液面变化的高度:
Ah=A=1.6x103m2
-S容1000×10-4m2
=1.6×10-2m
水对容器底部压强的变化量:
△p=P水g△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.6×
10-2m=160Pa
方法二:
由G水=G排水可知,B中的水,在B中或在丙容器
中,不影响压强的变化,则
16N
△p=
S客S第1000×10‘m=160Pa
类型3注水、排水型浮力综合
5.解:(1)正方体M的体积:
VM=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10-3m3
正方体M的上表面恰好和水面相平,V排=VM=1×
10-3m3,正方体受到的浮力:
F浮=P水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×
10-3m3=10N
(2)设M放入水中后水深为h',则有S容h'=S容h+V排
所以此时水的深度:
6=+发-04+90
=0.18m
题
此时水对容器底部的压强:
p=P水gh'=1.0×103kgm3×10N/kg×0.18m=
分
1.8×103Pa
(3)绳子被拉断的瞬间,正方体M受到的浮力:
刷
F浮'=G-F拉=25N-21N=4N
此时正方体M排开水的体积:
卷
4N
Vs'=p=1.0x10 kg/mx10 N/kg
=4×
10-4m3
则正方体排开水的体积减小量:
AV排=V排-V#'=1×10-3m3-4×104m3=6×
10-4m3=600cm3
液面下降高度:
600cm
△h=S,=i0cmx10cm
-=6cm
从容器中放出水的体积:
V放=△h(S容-SM)=6cm×(250cm2-10cm×
10cm)=900cm
6.解:(1)当水深h1=2cm时,水对水箱底部的压强:
p=p水gh1=1×103kg/m3×10N/kg×2×10-2m=
200Pa
(2)由图丙可知,当h2=6cm=0.06m时,塑料块A
刚好漂浮,则F浮=G4,塑料块A浸入水中的深度:
h=h2-h=6 cm-2 cm=4 cm
塑料块A排开液体的体积:V=S4h浸=(10cm)2×
4cm=400cm3=4×10-4m3
参考答案
25
塑料块A受到的浮力:F浮=G排=P水gVA=1×
103kg/m3×10N/kg×4×10-4m3=4N
(3)当加水至h3=16cm时,一共加水的体积:V水=
S容h3-Vg-V排A=S容h3-Sahg-V排A=200cm2×
16cm-25cm2×2cm-400cm3=2750cm3
则一共加水质量:
m3=p水V本=1g/cm3×2750cm3=2750g
(4)当塑料块A刚被浸没时,V排'=V=(10cm)3=
103cm3=1×10-3m3
则此时A受到的浮力:F浮'=G排'=P水gV排'=1×
103kg/m3×10N/kg×1×103m-3=10N
对A受力分析F浮'=F拉A+GA
所以细绳对A的拉力:
F拉a=F浮'-G4=F浮'-F浮=10N-4N=6N
对B受力分析F拉B=Gg+F水
因为F拉A=F拉B,水对B上表面的压力:F水=P水Sg=
p水gh上Sa=1×103kg/m3×10Vkg×(16×10-2m+
6×10-2m-2×10-2m)×25×10-4m2=5N
所以橡胶块B的重力:Ga=FB-F水=6N-5N=1N
类型4其他类浮力综合
7.解:(1)由题意可知,合金块浸没在水中时受到的
浮力:
F浮=P水gV排=1.0×103kgm3×10N/kg×100×
10-6m3=1N
(2)合金块浸没在水中时受到的拉力:
F4=G-F¥=8N-1N=7N
秤砣移动到C点秤杆恰好水平平衡,由杠杆平衡条
题
件,可知FA·OA=G秤陀·OC,
分
即7N×10cm=2N×OC
解得:0C=35cm
(3)液体密度越小,浮力越小,F4=F,越大,由FL=
刷
F2L2可知,在L1、F2不变时,拉力F1越大,L2越大,
小
卷
最大为OB。由题意得:FA'·OA=G秤陀·OB
即F4'×10cm=2N×38cm
代入数据,解得:F4'=7.6N
合金块此时受到的浮力:
F¥'=G-F'=8N-7.6N=0.4N
这个密度秤能够测量的最小液体密度:
F浮'
0.4N
P孩=V维g100×10-6m×10Vkg
0.4×103kgm3
8.解:(1)潜水器处于漂浮状态时,潜水器受到的浮
力:F浮=G潘水器=5N
(2)潜水器的底面积:S,=10cm×10cm=100cm2=
0.01m2
由F浮=P液V排g=P水gS,h,得,漂浮时浸入水中的
深度:
5N
h,=
=pkgS,=1.0×102kg/m3×10 N/kgx0.01m=
0.05m
即等于潜水器边长的一半,则此时潜水器的重心恰
好与水面相平,所以潜水器下降的距离:
h2=h-h1=0.25m-0.05m=0.2m
潜水器的重力所做的功:
26
安徽物理
W=G猎水器h2=5N×0.2m=1J
(3)潜水器匀速下沉时,F随1的变化关系式:
F=F浮-G腊水器=P水gS1(h-)-G腊水器=1.0×
103kg/m3×10N/kg×0.01m2×(0.25m-l)-
5N=20N-100N/m×l
依题意,潜水器浸没后加速下沉,F随1的变化关系
不变,即F=20N-100N/m×l
潜水器沉底静止时,1=0,受到的吸引力F=20N
潜水器漂浮时,潜水器受到的重力等于它排开水的
重力,因此潜水器和水的总重G等于容器中只装
25cm深的水重C水;
容器的底面积S2=1000cm2=0.1m2,潜水器和水
的总重:Ga=G水=P水gS,h=1.0×103kgm3×
10N/kg×0.1m2×0.25m=250N
潜水器沉底静止时,容器对铁板的压力:
F压=F+Ga=20N+250N=270N
由p=号可剁,容器对铁板的压强:
Fs=270N=2700Pa
p=S20.1m2
类型5杠杆模型建构与分析
9.解:(1)根据杠杆的平衡条件可得:F×OB=G×
OA,则人需要对拉手施加的力:
F=G×04_20N×42cm=14N
OB
60 cm
(2)采用图丙这种方式提起垃圾桶盖时,动力臂会
变短,如解图所示:
G
第9题解图
根据杠杆平衡条件可知:F,=,在阻力和阻力
臂一定时,动力臂越短,需要的动力越大,所以图甲
的方式更省力。
10.解:(1)省力
(2)克服巨石重力做的功:W=Gh=mgh=5000kg×
10NVkg×0.05m=2500J
(3)动力臂=7×BC=7×(4.8m-0.8)=2m
阻力臂2=AB=0.8m
根据杠杆平衡条件F,l,=F22
F=F=F,丝-32100N×0.8m=12840
2 m
G总=F=12840N
_G2-12840N=1284kg
m总=
Γg-10N/kg
m题=1284kg=21.4≈22
n=
m人60kg
至少需站22人
参考答案班级:
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类型3注水、排水型浮力综合
5.如图所示,是一个底面积为250cm2的带阀门6.小明设计了如图甲所示的自动冲水模拟水箱,
的圆柱形容器,内装有14cm深的水。现将重
边长为10cm的正方体塑料块A与长方体橡
25N的正方体M用细绳悬挂放入水中,正方
胶块B用细绳相连,A在上B在下,一起放在
体M的上表面恰好和水面相平,已知正方体
长方体水箱底部的出水口正上方,B完全堵住
的棱长为10cm,p水=1.0×103kg/m3,g取
出水口,使水无法流出,水箱足够高,现向容器
10N/kg。求:
中缓慢加水,水箱中水的深度h与加水的质量
(1)正方体M受到的浮力;
m之间的关系如图丙所示,忽略这一过程中细
(2)此时水对容器底部的压强;
绳的质量、体积、受到拉力时的形变及A、B受
(3)若细绳能承受的最大拉力是21N,从图示
力时的形变。已知B下表面积SB=25cm2,高
状态开始,通过阀门K缓慢放水,当细绳刚好
度hg=2cm,水箱底部的面积(含出水口)S=
被拉断时,从容器中放出水的体积是多
200cm,p4<p水<pBP水=1.0×103kg/m3,求:
少cm3?
(1)当水深为h,=2cm时,水对水箱底部的
压强;
(2)当水深为h2=6cm时,塑料块A受到的
浮力;
(3)继续向水箱中加水至h3=16cm时,此时
细绳刚好伸直,如图乙所示,则此时容器中水
第5题图
的总质量m3;
(4)当塑料块A刚被浸没时,恰好将B提起,
水将从排水管流出,B的重力是多少?
进水口
进水口
h/cm
16
细绳
出
6
水
im/g
0m1m2
甲
乙
第6题图
安徽物理题型分层必刷小卷
31
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类型4其他类浮力综合
7.优质原创在学习完浮力和杠杆的知识后,8.如图是一款能自动浮沉的潜水玩具,正方体潜
某物理兴趣小组利用杆秤制作了一个密度秤,
水器内装有智能电磁铁,将它放入装有水的圆
如图甲所示。合金块重8N,体积为100cm3,
柱形薄壁容器中,容器放置在水平铁板上,不
秤砣重2N,OA=10cm,OB=38cm。测量时
计容器的重力。潜水器启动后通过传感器测
手提着秤纽将密度秤的合金块浸没在待测液
出其底部与铁板间的距离1,自动调节电磁铁
体中(不接触容器),移动秤砣位置使秤杆水
电流大小,改变潜水器与铁板间的吸引力F的
平平衡,秤砣悬挂处的刻度值为被测液体密
大小。闭合开关前,潜水器处于漂浮状态。闭
度。如图乙所示,某次实验中当合金块浸没在
合开关,潜水器启动后先匀速下沉,完全浸人
水中时,秤砣移动到C点秤杆恰好水平平衡,
水中后,变为加速下沉直至容器底部,下沉全
求:(p水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
过程F随1变化的关系保持不变,水深变化的
0秤纽
C B
影响忽略不计。已知潜水器的边长为10cm,
4
0秤纽
0
重为5N,容器的底面积为1000cm2,水深为
白秤砣
秤砣
25cm。求:(p*=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)潜水器漂浮时受到的浮力;
(2)下沉全过程潜水器重力所做的功;
第7题图
(3)潜水器沉底静止后容器对铁板的压强。
潜水器
(1)合金块浸没在水中时受到的浮力;
(2)0C的长度;
(3)这个密度秤能够测量的最小液体密度。
25 cm
铁板
第8题图
32
安徽物理题型分层必刷小卷
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类型5杠杆模型建构与分析(2021.23)
9.带有滑动拉手的揭盖式垃圾桶为人们投放垃
10.人们一直对古人如何将巨石移到高处感到好
圾带来便利。它的基本结构如图甲所示,顶棚
奇。图甲是古人移动巨石的一种可能方式,
上有固定的滑轮、一条传动绳将垃圾桶盖和拉
人站上右侧两根圆木下端悬挂的平台,通过
手连接起来,桶盖未被拉起时沿水平放置。拉
自身重力对圆木施力,将巨石拉动一小段距
动拉手,当桶盖恰好能被提起时,固定在B点
离后固定,调整装置,再次拉动巨石。整个装
的传动绳可以沿竖直方向向上拉起桶盖,此时
置可简化为一个斜面、一根直杠杆和一个平
桶盖可抽象成如图乙所示的杠杆模型,其重心
台(平台未画出),如图乙所示。巨石通过绳
在A点,传动绳固定在B点,可围绕O点旋
子与杠杆AC相连,杠杆与石柱的接触点为B
转。已知桶盖重为20N,OA长为42cm,OB
点,AC=4.8m,AB=0.8m,巨石质量为
长为60cm。不考虑绳重、拉手重和摩擦。
5000kg。不计绳子、杠杆和平台受的重力,g
滑轮
取10N/kg。根据图乙,请回答:
(1)使用此杠杆的主要目的是
(选
填“省力”或“省距离”);
(2)某次绳子拉动巨石沿斜面MW移动0.1m,
高度上升0.05m,求此过程中克服巨石重力
滑轮
做的功;
(3)某次拉动巨石前,绳子与杠杆AC垂直,
AC与竖直方向成30°角。要拉动巨石,绳子
对巨石的拉力至少需32100N,假设人的质
量均为60kg,此时C端下方平台上至少需站
丙
第9题图
多少人?(已知绳子对A端的拉力等于绳子
(1)当图甲所示桶盖恰好能被提起时,人需要
对巨石的拉力,C端受到竖直向下的拉力F
对拉手施加多大的拉力F?
等于人的总重力)
(2)如图丙所示,在侧面墙壁上增加一个固定
圆木
的滑轮,传动绳沿倾斜方向拉桶盖B点,其模
型如图丁所示。对比图甲和图丙,在桶盖恰好
巨石
能被提起时哪种方式更省力?写出分析过程
M水平地面
乙
(可画图辅助说明)。
第10题图
安徽物理题型分层必刷小卷
33