4 题型四 压强、浮力综合分析与计算-【练客中考】2026年新疆新中考物理进阶提分卷PPT
2026-03-01
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教辅
摘要:
该初中物理中考复习课件聚焦压强、浮力综合分析与计算核心考点,紧密对接中考说明,梳理近5年必考的翻转、切割、叠加等固体压强模型及液体压强、浮力综合题型,明确各模型考查权重,归纳解题关键步骤,体现备考针对性。
课件亮点在于以科学思维为指导,通过典型真题(如翻转模型中A、B正方体压强关系题)示范模型建构与科学推理方法,详解受力分析、公式推导等应试技巧,帮助学生突破易错点,提升得分率,为教师提供系统复习框架,助力中考高效冲刺。
内容正文:
《进阶提分卷》
物理
三阶 重难题型培优
题型四 压强、浮力综合分析与计算
类型一 翻转、 切割、叠加模型中的压强分析与计算(近5年必考)
翻转模型(5年4考)
1.如图所示,有两个质地均匀的实心正方体物体A、B叠放在水平桌面上,甲图中A对B的压强等于B对桌面的压强;乙图中B对A的压强与A对桌面的压强之比为3∶4;则A、B两实心物体的密度之比为(A与B的重心均在同一竖直线上)( )
A.2∶1
B.3∶1
C.4∶3
D.8∶3
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第1题图
D
【解析】甲图中A对B的压强pA==,B对桌面的压强pB==,甲图中A对B 的压强等于B对桌面的压强,即=;乙图中B对A的压强p1==,A对桌面的压强p2== ,乙图中B对A的压强与A对桌面的压强之比为3∶4,则===,解得=,
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第1题图
两物体A、B的质量比为===,根据=可知,A、B底面积之比为===,所以A、B棱长比为===,A、B体积比为===,由ρ=得A、B两实心物体的密度之比为====,故D符合题意,A、B、C不符合题意。故选D。
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第1题图
2.如图所示,由不同材料制成的形状相同、大小不同的长方体物块甲、乙置于水平地面上,甲、乙的长、宽、高之比均为2∶1,其中甲的底面积为0.2 m2,现将甲、乙均顺时针翻转90°,翻转后的情况如图虚线所示。物块翻转前和翻转后对地面的压强大小(部分)记录在表格中,已知翻转后两物块对地面的压强相等。求:(g取10 N/kg)
长方体(对地面的压强) 翻转前(Pa) 翻转后(Pa)
甲 1 000
乙 9 000
第2题图
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(1)长方体甲的质量;
解:F甲=p甲S甲=1 000 Pa×0.2 m2=200 N
甲的重力G甲=F甲=200 N
甲的质量m===20 kg
长方体(对地面的压强) 翻转前(Pa) 翻转后(Pa)
甲 1 000
乙 9 000
第2题图
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(2)翻转后乙物块对地面的压强;
解:翻转前p甲=ρ甲gh1,p乙=ρ乙gh2
翻转后p甲'=ρ甲gh1',p乙'=ρ乙gh2'
由题意可知,甲的长、宽、高之比与乙的长、宽、高之比相等,即
=,则有=
因p甲'=p乙',结合表格中数据得=
解得p乙'=3 000 Pa,即翻转后乙物块对地面的压强为3 000 Pa
长方体(对地面的压强) 翻转前(Pa) 翻转后(Pa)
甲 1 000
乙 9 000
第2题图
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(3)甲和乙的密度之比。
解:由题意可知,甲翻转后高度与乙翻转前的高度之比为2∶1,p甲'=
p乙'=3 000 Pa,则===
解得ρ甲∶ρ乙=1∶6
长方体(对地面的压强) 翻转前(Pa) 翻转后(Pa)
甲 1 000
乙 9 000
第2题图
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切割模型(2025.11)
3.实心均匀柱体甲、圆台乙放置于水平地面上,已知它们高度相同、底面积S甲>S乙,如图所示。若在甲、乙上方沿水平方向截去相同体积,将切下部分竖放在对方剩余部分正上方后,甲、乙上方受到的压强p甲'<p乙'。则截去前甲、乙对地的压力F甲、F乙,压强p甲、p乙的大小关系是( )
A.F甲>F乙,p甲>p乙
B.F甲>F乙,p甲<p乙
C.F甲<F乙,p甲>p乙
D.F甲<F乙,p甲<p乙
第3题图
A
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【解析】根据题意可知,切割前甲物体体积大于乙物体的体积,即V甲>V乙,由题目中的已知条件,切割相同体积竖放在对方剩余部分正上方,由几何直观可知,两个压强对应的受力面积都是切割下的圆台乙的底面积S,由已知条件p甲'=<p乙'=得到 ρ甲>ρ乙,又因为V甲>V乙,则甲的质量大于乙的质量,所以F甲>F乙;物体甲是圆柱体,
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第3题图
根据公式p====ρgh可知,甲对地面的压强大于等高的由乙材料制作而成的圆柱体,而等高乙材料制作而成的圆柱体对地面的压强大于乙圆台的压强,即p甲>p乙。故选A。
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第3题图
4.如图所示,甲、乙两个质量均为2 kg的实心均匀圆柱体放在水平地面上。甲的底面积为4×10-3 m2,乙的体积为0.8×10-3 m3。求:(g取10 N/kg)
第4题图
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(1)乙的密度ρ乙;
解:ρ乙===2.5×103 kg/m3
(2)甲对地面的压强p甲;
解: F甲=G甲=m甲g=2 kg×10 N/kg=20 N
甲对地面的压强:p甲===5 000 Pa
第4题图
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(3)若甲的底面积是乙的1.5倍,在甲、乙的上部
沿水平方向分别切去Δm甲和Δm乙,再将切去部分
互叠在对方剩余部分的上方,使甲、乙对水平地
面的压强相等。请比较Δm甲和Δm乙的大小关系及
两者的差值。
解:在甲、乙的上部沿水平方向分别切去Δm甲和Δm乙,再将切去部分互叠在对方剩余部分的上方后,甲、乙对水平地面的压强相等,即p甲'=
p乙',所以=
第4题图
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即=①,
把m甲=m乙=2 kg和S甲=1.5S乙代入①式可得:
=
整理可得:Δm乙-Δm甲=0.4 kg,则Δ m甲>Δm甲
第4题图
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叠加模型(2023.22)
5.如图所示,把质量为m甲、m乙的实心正方体甲和乙分别放在水平桌面上(已知ρ甲=1.5ρ乙),它们对桌面的压强相等为p0。若在乙块上方沿水平方向截取三分之一高度,并将甲块叠放在乙块剩余部分上面,此时乙块对桌面的压强为p乙,则m甲、m乙及p乙、p0的大小关系为( )
A.m甲=m乙,p乙=p0
B.m甲=m乙,p乙=p0
C.m甲=m乙,p乙=p0
D.m甲=m乙,p乙=p0
第5题图
C
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【解析】由于两正方体对桌面的压强相等为p0,故p0=ρ甲gL甲=1.5ρ乙gL甲=ρ乙gL乙,解得L甲=L乙,根据密度公式ρ=可知,====4∶9,即m甲=m乙;在乙块上方沿水平方向截取三分之一高度后剩余物体的质量m乙'=m乙,
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第5题图
将甲块叠放在乙块剩余部分上面后对桌面的压力F=m甲g+m乙g=ρ甲g+ρ乙g=1.5ρ乙×(L乙)3×g+ρ乙g=ρ乙g,对桌面的压强p乙====ρ乙gL乙=p0。故选C。
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第5题图
6.如图所示,水平地面上放置了质量均匀的甲、乙两个实心物块,甲物块是长、宽、高分别为10 cm、10 cm、15 cm的长方体,乙物块是长、宽、高分别为20 cm、10 cm、12 cm的长方体。甲的密度为0.6 g/cm3,
ρ甲∶ρ乙=3∶5。(g取10 N/kg,π取3.14)
第6题图
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(1)求乙物块的质量;
解:因为ρ甲∶ρ乙=3∶5,甲的密度为0.6 g/cm3,
所以乙的密度:ρ乙=1.0 g/cm3
由题意可得,乙的宽度b乙=10 cm,
乙的底面积:S乙=a乙b乙=20 cm×10 cm=200 cm2
则乙的体积:V乙=S乙h乙=200 cm2×12 cm=2 400 cm3
乙的质量:m乙=ρ乙V乙=1.0 g/cm3×2 400 cm3=2 400 g=2.4 kg
第6题图
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(2)现将甲物块叠放在乙物块上方,求乙物块对水平地面的压强;
解:甲的底面积:S甲=a甲b甲=10 cm×10 cm=100 cm2
甲的体积:V甲=S甲h甲=100 cm2×15 cm=1 500 cm3
甲的质量:m甲=ρ甲V甲=0.6 g/cm3×1 500 cm3=900 g=0.9 kg
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甲的重力:G甲=m甲g=0.9 kg×10 N/kg=9 N
乙的重力:G乙=m乙g=2.4 kg×10 N/kg=24 N
现将甲物块叠放在乙物块上方,对地面的压力:
F=G总=G甲+G乙=9 N+24 N=33 N
乙物块对水平地面的压强:p===1 650 Pa
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(3)如果从两长方体正中间水平或竖直方向打通一个横截面积大小相同的圆柱形的小孔后,使其剩余部分对水平面压强相等。试通过计算说明小唐设计的三种方案中哪种可行,并求出此小孔的横截面积。
方案一:两个长方体均竖直打孔
方案二:甲竖直打孔、乙水平打孔
方案三:甲水平打孔、乙竖直打孔
第6题图
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解:甲放在水平地面上,甲对地面的压强:
p甲====900 Pa
乙放在水平地面上,乙对地面的压强:
p乙====1 200 Pa
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如果从两长方体正中间水平或竖直方向打通一个横截面积大小相同的圆柱形的小孔后,使其剩余部分对水平面压强相等,由于甲对水平地面的压强小于乙对水平地面的压强,故甲竖直打通后甲对地面的压强保持900 Pa不变,乙水平打通,乙对水平地面的压力减小,受力面积不变,乙对地面的压强减小为900 Pa,所以第二种方案是可行的。
第6题图
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甲的底面是正方形,边长是10 cm,截取最大的圆的半径是r=5 cm,则截取最大圆的面积S=πr2=3.14×(5 cm)2=78.5 cm2。
则乙水平打孔后乙对水平地面的压强为900 Pa,受力面积是S乙=200 cm2=0.02 m2,
根据压强公式得,乙对水平地面的压力:F乙'=p乙'S乙=900 Pa×0.02 m2=18 N
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则乙剩余的重力:G乙'=F乙'=18 N
则乙剩余的质量:m乙'===1.8 kg
则乙打掉的质量:Δm=m乙-m乙'=2.4 kg-1.8 kg=0.6 kg=600 g
则乙打掉的体积:ΔV===600 cm3
如果从侧面打通,则从侧面打掉的横截面积:
S侧===30 cm2
如果从正面打通,则从正面打掉的横截面积:
S正===60 cm2
30 cm2或60 cm2都小于78.5 cm2,故方案二可行。
第6题图
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类型二 液体压强的分析与计算(5年4考)
7.盛有不同液体的甲、乙两个柱形容器(S甲>S乙)放于水平地面上,如图所示,液体对容器底部的压强相等。倒入(液体不溢出)或抽出部分液体后,液体对容器底部的压强变为p甲'、p乙',以下判断中正确的是( )
A.若倒入相等质量的原液体,p甲'可能等于p乙'
B.若抽出相等质量的原液体,p甲'一定大于p乙'
C.若倒入相等体积的原液体,p甲'一定大于p乙'
D.若抽出相等体积的原液体,p甲'一定小于p乙'
第7题图
B
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【解析】已知液体对容器底部的压强相等,由于柱状容器
中液体对底面的压力等于液体的重力,则p甲=,p乙=
;若倒入相等质量的原液体,则p甲'==
+=p甲+;p乙'==+=p乙+;由图可知
S甲>S乙,则<,所以p甲'<p乙',故A错误;
第7题图
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若抽出相等质量的原液体,则p甲'==-
=p甲-;p乙'==-=p乙-;由
于S甲>S乙,则<,所以p甲'>p乙',故B正确;根
据p=ρgh可得,p甲=ρ甲gh甲,p乙=ρ乙gh乙;由题意知p甲=p乙,即ρ甲gh甲=ρ乙gh乙;由图可知h甲>h乙,所以ρ甲<ρ乙;若倒入相等体积的原液体,
第7题图
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则倒入后甲容器中液面的高度h甲'=h甲+,乙容器中
液面的高度h乙'=h乙+;则有p甲'=ρ甲gh甲'=ρ甲g(h甲
+)=ρ甲gh甲+ρ甲g×=p甲+×ΔVg,p乙'=ρ乙gh乙'
=ρ乙g(h乙+)=ρ乙gh乙+ρ乙g×=p乙+×ΔVg,由ρ甲<ρ乙,S甲>S乙,可知<,所以p甲'<p乙',故C错误;
第7题图
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若抽出相等体积的原液体,抽出后甲容器中液面的高度
h甲'=h甲-,乙容器中液面的高度h乙'=h乙-;则
有p甲'=ρ甲gh甲'=ρ甲g(h甲-)=ρ甲gh甲-ρ甲g×
=p甲-×ΔVg,p乙'=ρ乙gh乙'=ρ乙g(h乙-)=ρ乙gh乙-ρ乙g×=p乙-×ΔVg,由ρ甲<ρ乙,S甲>S乙,可知<,所以p甲'>p乙',故D错误。故选B。
第7题图
8.如图所示,有一底面积为200 cm2且足够高的轻质薄壁容器甲(容器质量可忽略不计),其内装有深度为10 cm的水,将一密度为2 g/cm3的实心球体乙放于水中后沉底,甲容器对地面的压强变成了1 300 Pa。求:(g取10 N/kg)
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(1)未放入乙时水对容器底部的压强;
解:根据压强公式可得,未放入物体时水对容器底部的压强:
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10×10-2 m=1.0×103 Pa
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(2)乙的重力大小;
解:根据题意可知,放入乙后,容器对地面的压力:
F=p'S=1 300 Pa×200×10-4 m2=26 N
又F=G水+G物,根据题意可得,水的重力:
G水=m水g=ρ水Vg=ρ水Shg=1.0×103 kg/m3×200×10-4 m2×10×10-2 m×10 N/kg=20 N
故乙的重力:G乙=F-G水=26 N-20 N=6 N
第8题图
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(3)乙放入甲容器沉底后,水对容器底部的压强增大量。
解:乙的质量:m乙===0.6 kg=600 g
根据题意可知,乙的密度为2 g/cm3,可得乙的体积:
V乙===300 cm3
故当乙放入水中浸没后,水上升的高度:
Δh====1.5 cm
则乙放入甲容器后,待液面稳定后水对容器底部增大的压强:
Δp=ρ水gΔh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.5×10-2 m=150 Pa
第8题图
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类型三 浮力、压强综合分析与计算(近5年必考)
漂浮、悬浮型(5年4考)
9.体积为240 cm3的长方体物块漂浮在足量的酒精中时,其露出酒精液面的体积为60 cm3。若切去露出酒精液面的部分,将剩余180 cm3的物块再次投入该酒精中,物块静止时再次露出酒精液面部分的体积为(ρ酒精=0.8 g/cm3)( )
A.60 cm3 B.45 cm3
C.30 cm3 D.0 cm3
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【解析】因为物块漂浮,F浮=G,所以有ρ酒精V排g=ρ物块Vg,即ρ酒精(V-V1)g=ρ物块Vg①,解得ρ物块=0.6 g/cm3;把露出酒精液面的部分截去后,剩余物块的体积V'=180 cm3,因为物块漂浮,可得F浮'=G'=m'g=ρ物块V'g,所以ρ酒精V排'g=ρ物块V'g②,解得V排'=135 cm3,那么露出水面的体积V2=V'-V排'=180 cm3-135 cm3=45 cm3。故选B。
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10.如图甲所示,两只大小不同的薄壁圆柱形容器分别装有水和A液体,小容器的底面积为100 cm2,甲图中小容器在水中的深度为6 cm,小容器中A液体的深度为4 cm;若在小容器中装入水,大容器中装入A液体,如图乙所示,内外液面相平,且小容器中水的深度为 1 cm。求:(g取10 N/kg)
第10题图
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(1)甲图中水对小容器底部的压强;
解:甲图中小容器在水中的深度为h=6 cm=0.06 m,水对小容器底部的压强:
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.06 m=600 Pa
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(2)甲图中小容器受到水的浮力;
解:甲图中小容器受到水的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×100×10-4 m2×0.06 m=6 N
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(3)液体A的密度。
解:甲图中F浮=G容器+GA=G容器+ρAgVA=G容器+ρA×10 N/kg×100×10-4 m2×0.04 m=6 N①,
乙图中F浮'=G容器+G水=G容器+ρ水gSh水=G容器+1.0×103 kg/m3×10 N/kg×100×10-4 m2×0.01 m=ρA×10 N/kg×100×10-4 m2×0.01 m②,
联立①②可得ρA=1.4×103 kg/m3
第10题图
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11.(2024乌鲁木齐水磨沟区一模)如图所示,底面积为5 cm2盛有水的圆柱形容器A,内有一底面积为4 cm2的圆柱形容器B漂浮在水面,容器B内有质量为10 g、密度为3ρ水的数量足够多的小球。此时容器B的上沿恰与容器A水面平齐,水面距离容器A上沿7 cm。(容器A与容器B器壁厚度不计)求:
第11题图
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(1)一个小球的体积(保留两位有效数字);
解:由密度变形公式可得小球的体积:
V球==== cm3≈3.33 cm3
第11题图
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(2)若将小球一个一个从容器B内取出放到容器A中,则取出多少个小球,容器B的上沿与容器A的上沿齐平。在小球取出的过程中,容器B保持平稳,不会侧倾,水面也没有波动,且容器B高度足够满足题意要求。
第11题图
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解:设容器A的高度为hA,容器A的底面积为SA,容器B的高度为hB,容器B的底面积为SB,容器B的上沿恰与容器A水面平齐时,
容器A中水的体积:V水=SA(hA-hB-7 cm)+(SA-SB)hB……①,
若将n个小球从容器B内取出放到容器A中,当容器B的上沿与容器A的上沿齐平,此时容器B受到的浮力减小,液面下降,设此时水面变化高度为Δh,
第11题图
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则容器A中水的体积:V水=SA(hA-hB)+(SA-SB)(hB-Δh-7 cm)-nV球 ……②,
由于水的体积不变,由①②得:SA(hA-hB-7 cm)+(SA-SB)hB=SA(hA-hB)+(SA-SB)(hB-Δh-7 cm)-nV球,
第11题图
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即5 cm2×(hA-hB-7 cm)+(5 cm2-4 cm2)hB=5 cm2×(hA-hB)+(5 cm2-4 cm2)(hB-Δh-7 cm)-nV球,解得:Δh=28 cm-n× cm;
当容器B的上沿与容器A的上沿齐平时,减小的浮力等于减小的重力,则ΔF浮=nG球-nF浮球,
第11题图
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即ρ水gΔV排=ρ水gSAΔh=nm球g-nρ水gV球,ρ水SAΔh=nm球-nρ水V球,
代入数据,1.0 g/cm3×5 cm2×(28 cm-n× cm)=n×10 g-n×1.0 g/cm3× cm3,解得n=6
第11题图
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按压、提拉型(2022.19)
12.(2025乌鲁木齐天山区校级三模)如图所示,底面积为300 cm2的柱形容器放在水平桌面上,用一条细绳将密度为0.4 g/cm3、棱长为10 cm 的正方体木块A与容器底相连,物块B放在A的正上方。现缓慢向容器中加水,当木块A有五分之一的体积露出水面时,细绳受到的拉力为1 N;再将物块B取下并缓慢放入水中直到浸没时,细绳刚好断掉。已知细绳能承受的最大拉力为5 N,则物块B的密度为(g取10 N/kg)( )
A.1.0×103 kg/m3
B.1.5×103 kg/m3
C.2.0×103 kg/m3
D.2.5×103 kg/m3
B
第12题图
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【解析】木块A五分之一的体积露出水面,五分之四的体积
浸入水中,浸入水的深度h浸入=×10 cm=8 cm,木块A此
时的浸入体积V1=×103 cm3=800 cm3=0.8×10-3 m3,木
块A的重力GA=VAρAg=103×10-6 m3×0.4×103 kg/m3×10 N/kg=4 N;物块B的重力GB=F浮1-GA-F拉1=ρ水V1g-GA-F拉1=1.0×103 kg/m3×0.8×10-3 m3×10 N/kg-4 N-1 N=3 N;
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第12题图
B的质量mB===0.3 kg;再将物块B取下并缓慢放
入水中直到浸没时,细绳刚好断掉,绳子上增加的拉力ΔF
=F拉最大-F拉=5 N-1 N=4 N,木块增加的浮力ΔF浮=ΔF
-GB=4 N-3 N=1 N,A增加排开水的体积ΔV排===1×10-4 m3,水面升高Δh===0.01 m,
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第12题图
B的体积VB=Δh(S容-SA)=0.01 m×(300×10-4 m2-100×10-4 m2)=2×10-4 m3,则物块B的密度 ρB===1.5 g/cm3=1.5×103 kg/m3。故选B。
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第12题图
13.(2025泸州)科创小组的同学设计了如图甲所示的力学综合实验装置。力传感器A上端固定在水平杆上,下端通过竖直轻杆与正方体E相连,水平升降台上放有溢水杯C和力传感器B,小桶D放在力传感器B上,溢水杯C中的水面刚好与溢水口齐平。水平升降台匀速上升,当t=0时,正方体E刚好接触水面,之后排开的水全部流入小桶D中,力传感器B的示数FB随时间t变化的关系如图乙所示。g取10 N/kg。
甲
乙
第13题图
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(1)当力传感器B的示数FB=5 N时,求正方体E受到的浮力;
解:根据阿基米德原理,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体所受的重力,由图乙可知,小桶的重力G桶=FB=1 N,当FB1=5 N时,排开水的重力:G排=FB1-G桶=5 N-1 N=4 N
即正方体E受到的浮力F浮=G排=4 N
第13题图
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(2)求升降台匀速上升的速度;
解:由图乙可知,正方体E从刚接触水面到刚好完全浸没所用的时间t=10 s,正方体E完全浸没时排开水的重力:G排总=FB总-G桶=11 N-1 N=10 N
正方体E完全浸没时受到的浮力:F浮总=G排总=10 N
根据F浮=ρgV排可得正方体的体积:
V=V排总===1×10-3 m3
正方体E的棱长:a===0.1 m
则升降台匀速上升的速度:v===0.01 m/s
乙
第13题图
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(3)当t=10 s时,力传感器A的示数FA=2 N,求正方体E的密度。
解:当t=10 s时,正方体E已经完全浸没在水中,此时力传感器A的示数FA=2 N,由前面计算可知,如果正方体E的密度大于水,根据称重法可得正方体E的重力:
G=F浮总+FA=10 N+2 N=12 N
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第13题图
正方体E的质量:m===1.2 kg
正方体E的密度:ρE===1.2×103 kg/m3
如果正方体E的密度小于水,根据称重法可得正方体E的重力:
G'=F浮总-FA=10 N-2 N=8 N
正方体E的质量:m'===0.8 kg
正方体E的密度:ρE'===0.8×103 kg/m3
故正方体E的密度为1.2×103 kg/m3或0.8×103 kg/m3
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14.图甲是利用“浮筒打捞法”打捞沉船的示意图,浮筒是密封的大钢筒,能浮在水面上。打捞工作船把若干个浮筒拖到沉船所在位置上方的水面上,将浮筒灌满水,让它们沉到水底。潜水员用钢索把灌满水的浮筒拴牢在船的两侧,然后用压气机将空气压进浮筒,把水排出,浮筒就会带着沉船一起浮到水面上来。
甲
乙
丙
第14题图
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小雅利用上述原理制作了实心沉船模型A和空心浮筒模型B来模拟打捞沉船的过程:A、B间用轻质细绳相连,将A、B放入水平地面上一个装有适量水、足够高的圆柱形容器中,B利用容器中的水自动充水,B充满水后A、B的位置如图乙所示,此时,A对容器底部的压力为16 N。打捞时,向B中充气,当B中的水全部排出至容器中时,B浮出水面,A、B静止时的位置如图丙所示。已知A的质量为1.4 kg,体积为200 cm3,B的质量为0.6 kg,体积为2 000 cm3,圆柱形容器的底面积为1 000 cm2。g取10 N/kg,求:
甲
乙
丙
第14题图
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(1)图乙中B受到的浮力;
解:F浮B=ρ水gV排B=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2 000×10-6 m3=20 N
乙
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(2)B空心部分的体积;
解:图乙中,以A、B整体为研究对象,受到重力G、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=16 N
整体受到的浮力:F浮=ρ水g(V排A+V排B)=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(200×10-6 m3+2 000×10-6 m3)=22 N
乙
第14题图
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整体受到的重力:G总=GA+GB+GB水
由于三力平衡,所以G总=F浮+F支=GA+GB+GB水
则B中充入水的重力:GB水=F浮+F支-(GA+GB)=22 N+16 N-(1.4 kg+0.6 kg)×10 N/kg=18 N
根据题意可知,模型B空心部分的体积V空心等于B中充入水的体积VB水,由ρ=和G=mg可得空心部分的体积:
V空心=VB水===1.8×10-3 m3
乙
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(3)乙、丙两图中,水对容器底部压强的变化量Δp。
解:图丙中,A、B整体为研究对象,受到重力、浮力,处于漂浮状态,则整体受到的浮力:F浮'=GA+GB=(1.4 kg+0.6 kg)×10 N/kg=20 N
排开水的总体积:V排'===2×10-3 m3
乙
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则变化的体积:ΔV排=VB水+V排'-V排=VB水+V排'-(VA+VB)=1.8×10-3 m3+2×10-3 m3-(200×10-6 m3+2 000×10-6 m3)=1.6×10-3 m3
液面变化的高度:Δh===1.6×10-2 m
水对容器底的压强变化量:
Δp=ρ水gΔh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.6×10-2 m=160 Pa
乙
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方法二:
(3)由G水=G排水可知,B中的水,在B中或在容器中,不影响浮力的变化,则Δp====160 Pa
乙
丙
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注水、排水型(2025.22)
15.如图1所示,将盛有液体的甲、乙两容器竖直放在水平面上。甲中液体未知,乙中液体为水,容器的质量和厚度都忽略不计,g取10 N/kg。
图1
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(1)若甲容器中液体质量为1.2 kg,其底面积为1.2×10-3 m2,求甲容器对地面的压强p甲;
解:甲容器中液体的重力:G甲=m液g=1.2 kg×10 N/kg=12 N
甲容器对地面的压力:F甲=G甲=12 N
甲容器对地面的压强:p甲===1×104 Pa
图1
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(2)若乙容器中水的质量为1.5 kg,求乙中水的体积V水;
解:乙中水的体积:V乙水===1.5×10-3 m3
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(3)如图2所示,若在乙容器中再加入一定水,则此时水的深度为0.2 m,将容器乙放进容器甲中,容器甲的液面比容器乙的水面高0.05 m。求此时甲容器中液体的密度。
解:容器乙在甲容器中浸入的深度:h液=h水+Δh=0.2 m+0.05 m=0.25 m
图2
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容器的质量(重力)不计,此时容器乙在外面液体中处于漂浮状态,则由漂浮条件可得F浮液=G水,由浮力产生的原因可知容器乙受到的浮力等于外面液体对容器乙底部的压力,即F液压=F浮液又因为容器乙为柱形容器,则水对容器乙底部的压力等于水的重力,即:F水压=G水,由此可知:F水压=F液压,容器厚度不计,则乙容器内外的底面积相等,根据压强定义式p=可知:p水=p液,由液体压强公式可得:ρ水gh水=ρ液gh液
所以甲容器中液体的密度:
ρ液===0.8×103 kg/m3
图2
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