18.微专题(六) 浮力、压强的综合计算-【决胜中考】2025年中考物理全程复习配套课件（安徽专版）

物理 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 知识网络梳理 类型一　漂浮类 1.(2024·江西)如图所示，水平桌面上的平底薄壁容器(重力忽略不计)底面积为0.01 m2，容器内盛有质量为4 kg的水。一实心木块漂浮在水面上，木块的质量为0.6 kg，体积为1×10-3 m3。g取10 N/kg，求： (1)木块的密度。 (2)木块受到的重力。 (3)木块受到的浮力。 (4)此时容器对水平桌面的压强。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 解：(1)根据题意可知，木块的密度ρ==0.6×103 kg/m3。 (2)根据题意可知，木块受到的重力G=mg=0.6 kg×10 N/kg=6 N。 (3)根据题意可知，实心木块漂浮在水面上，则木块受到的浮力等于木块的重力，即浮力F浮=G=6 N。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 (4)根据p=可知，此时容器对水平桌面的压强p==4.6×104 Pa。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 2.(2024·重庆A卷)如图甲所示，我国自主建造的重为3.7×108 N的导管架“海基二号”需要用驳船运输到指定位置，安装在超过300 m深的海域搭建石油开采平台。而亚洲最大驳船的最大载重只有3×108 N，该驳船可看作长200 m、宽50 m、高14 m的规则长方体，其最大吃水深度为7 m。“文冲修造厂”通过加宽驳船解决了超重难题，如图乙是驳船加宽后的示意图，加宽后驳船的最大吃水深度不变。(ρ海水=1.0×103 kg/m3)求： 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 (1)水深300 m处的压强。 (2)加宽前，驳船空载时排开水的体积。 (3)若驳船体积每增加1 m3，自重增加2.5×103 N，为了安全装载“海基二号”，驳船总宽度至少应增加多少？请你另外设计一种改装驳船的方法(只说方法，不计算)。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 解：(1)水深300 m处的压强p=ρ海水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×300 m=3×106 Pa。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 (2)加宽前，驳船满载时排开水的体积V排=200 m×50 m×7 m=7×104 m3，驳船满载时受到的浮力F浮=ρ海水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×7×104 m3=7×108 N，驳船空载时的重力G船=F浮-G载=7×108 N-3×108 N=4×108 N，驳船空载时排开海水的体积V空排==4×104 m3。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 (3)驳船载重增加量ΔG载重=G导管架-G载=3.7×108 N-3×108 N=0.7×108 N，驳船加宽后满载时浮力增加量ΔF浮=ρ海水gΔV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(200 m×7 m×l加宽)，驳船加宽后自重增加量ΔG船=(200 m×14 m×l加宽)×，由ΔG载重=ΔF浮-ΔG船可得，驳船总宽度增加量至少为l加宽=10 m。改装驳船的方法：①增加驳船的长度；②增加驳船的高度；③在驳船周围增加浮筒(言之有理即可) 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 类型二　出入水类 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g=10 N/kg，ρ水=1.0×103 kg/m3，p大气=1.013×105 Pa，求： 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 (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。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 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==54 N；由图像可知，深度大于70 cm时，弹簧测力计示数为24 N不变，此时砖块浸没水中，则砖块浸没时受到的浮力F浮=G-=54 N-24 N=30 N。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 (2)因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以，由F浮=ρ液g V排可得，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。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 (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，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。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 4.(2024·遂宁)遂宁大英的卓筒井被誉为“世界近代石油钻井之父”，是手工制盐的活化石。从井中提取盐卤水是制盐过程中的关键环节，其装置如甲图所示。某科创小组制作了一个模型来模拟提取过程，如乙图所示，图中的竹制汲卤筒顶端开口，底部装有硬质单向阀门；竹条具有韧性，对汲卤筒可以产生压力或拉力。汲卤筒在盐卤水中下降时单向阀门绕O点转动打开，盐卤水进入筒中；当汲卤筒上升时，单向阀门绕O点转动关闭。已知汲卤筒的高2 m，质量2.4 kg，密度0.6×103 kg/m3，盐卤水的密度1.1×103 kg/m3(汲卤筒底和阀门厚度及质量不计，g取10 N/kg)。求： 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 (1)汲卤筒实心部分的体积。 (2)汲卤筒浸没在盐卤水中时受到的浮力大小。 (3)汲卤筒浸没在盐卤水中静止时，竹条对它所施加力的大小和方向。 (4)取出装满盐卤水的汲卤筒后，在竖直状态下，要将阀门刚好顶开至少需用多大的力？(筒的取水口与单向阀门均看作面积为30 cm2的圆形；盐卤水对阀门压力的作用点等效在阀门圆心处) 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 解：(1)根据ρ=可得，汲卤筒实心部分的体积V==4×10-3 m3。 (2)根据阿基米德原理可得，汲卤筒浸没在盐卤水中时受到的浮力F浮=ρ盐卤水gV排=ρ盐卤水gV=1.1×103 kg/m3×10 N/kg×4×10-3 m3=44 N。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 (3)汲卤筒的重力G=mg=2.4 kg×10 N/kg=24 N，小于浮力，汲卤筒浸没在盐卤水中静止时，处于平衡状态，受到平衡力作用，此时竹条对它所施加的力为压力，故有F浮=G+F压，所以竹条对它所施加力F压=F浮-G=44 N-24 N=20 N，方向与重力方向相同，为竖直向下。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 (4)盐卤水对阀门的压强p=ρ盐卤水gh=1.1×103 kg/m3×10 N/kg×2 m=2.2×104 Pa，根据p=可得，盐卤水对阀门的压力F'=pS=2.2×104 Pa×30×10-4 m2=66 N，单向阀门相当于一个杠杆，根据杠杆平衡条件可知，当顶开阀门的力作用在与O点关于圆心对称的点上时，此时动力臂最大，阻力与阻力臂的乘积不变，动力最小，有F″×2r=F'×r，所以将阀门刚好顶开的力最少为F″==33 N。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 类型三　注水类 5.(2024·长沙改编)有一个底面积为500 cm2的足够高的薄壁柱形容器放在水平地面上，科技小组利用这个容器来研究物体的浮沉，他们将同种材料制成的不吸水的正方体A和长方体B放在容器中，如图甲所示。向容器内缓慢加水，A、B始终保持竖直，水深h与加水体积V的关系如图乙所示。当水深为3h0时，取出其中一个物体，水面下降2 cm。当水深为3h0时，水对容器底部的压强是多少帕？(不考虑取出物体的过程中带出的水，ρ水=1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg) 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 解：由题意及图像可知，A、B浸没或漂浮时均有hB=2hA，注水体积由0~3V0的过程中(S容-SA-SB)h0=3V0…①，注水体积由3V0~7V0的过程中(S容-SB)h0=7V0~3V0…②，注水体积由7V0-12V0的过程中S容h0=12V0-7V0…③，联立①②③解得SA=SB=S容=100 cm2。由此可知正方体A的边长l=10 cm，取出其中一个物体时，ΔV排=S容·Δh=500 cm2×2 cm=1 000 cm3=VA=VB。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 ①若ρ物≥ρ水，则A、B浸没，由ΔV排=VA可知取出的物体为A，h0为A的高度，h0=l=10 cm=0.1 m，当水深为3h0时，水对容器底的压强p=ρ水g·3h0=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3×0.1 m=3 000 Pa。②若ρ物<ρ水，则A、B漂浮，由ΔV排=VA=VB可知，取出的物体为B，由图可知A浸入水中的深度为h0，B浸入水中的深度为2h0，ΔV排=SB·2h0，代入数据解得h0=5 cm=0.05 m。当水深为3h0时，水对容器底的压强p=ρ水g·3h0=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3×0.05 m=1 500 Pa。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 类型四　连体类 6.(2024·泸州)钓鱼是一项户外运动。图甲是钓鱼常用的一种钓具，其主要由鱼钩、铅坠、浮漂(7颗相同浮子)构成，该钓具各部分参数如下表所示。假如垂钓时，浸没在水面下的浮子处于同一竖直线上，漂浮在水面上的浮子处于同一水平线上，为浮子的理想状态(忽略鱼线弯曲造成的影响，即不计漂浮浮子与浸没浮子之间的相互作用)。如图乙所示，某钓鱼爱好者在鱼塘垂钓时，鱼饵的质量为1.5×10-3 kg，体积为1×10-6 m3，沉到水底后未与塘底紧密接触，有4颗浮子浸没在水下、有3颗浮子漂浮在水面上，且浮子处于理想状态。取ρ水=1.0×103 kg/m3，g=10 N/kg，则： 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 名称 1颗浮子 铅坠 鱼钩 鱼线 质量m/kg 4×10-4 9×10-4 4×10-4 不计 体积V/m3 8×10-7 1×10-7 不计 不计 (1)浸没在水中的4颗浮子受到的总浮力为多大？ (2)当鱼饵静止在水平塘底时，鱼饵受到的支持力为多大？ (3)当鱼饵被全部吃掉，而鱼未上钩，稳定后，浮子仍处于理想状态，水面下浸没的浮子有多少颗？ 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 解：(1)由F浮=ρ液 V排g知，4颗浮子受到的总浮力F浮浮子=ρ水g V排浮子=1×103 kg/m3×10 N/kg×4×8×10-7 m3=3.2×10-2 N。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 (2)不计漂浮浮子与浸没浮子之间的相互作用，将水面下的四个浮子、铅坠、鱼饵、鱼钩作为一个整体分析，其总重力与其所受总浮力及水平塘底对鱼饵的支持力平衡。则四个浮子的重力G浮子=m浮子g=4×4×10-4 kg×10 N/kg=1.6×10-2 N，鱼饵的重力G饵=m饵g=1.5×10-3 kg×10 N/kg=1.5×10-2 N，鱼钩的重力G钩=m钩g=4×10-4 kg×10 N/kg=4×10-3 N，铅坠的重力G坠=m坠g=9×10-4 kg×10 N/kg=9×10-3 N，铅坠所受浮力F浮坠=ρ水gV排坠=1×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-7 m3=1×10-3 N，鱼饵受到的浮力F浮饵=ρ水gV排饵=1×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-6 m3=1×10-2 N，故鱼饵受到的支持力F支=G总-F浮总=1.6×10-2 N+9×10-3 N+4×10-3 N+1.5×10-2 N-3.2×10-2 N-1×10-3 N-1.0×10-2 N=1×10-3 N。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 (3)当鱼饵被全部吃掉，而鱼未上钩，稳定后，浮子、铅坠和鱼钩处于悬浮状态，设浸没在水下浮子的个数为n，根据力的平衡关系可知，nF浮子+F浮船=nG浮子+G浮船+G鱼钩，即n×0.008 N+0.001 N=(n×4×10-4 kg+9×10-4 kg+4×10-4 kg)×10 N/kg，解得n=3。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 类型五　弹簧类 7.如图甲所示，是一根弹簧在弹性限度内受到的拉力与它的伸长量之间关系的图像。在这个弹簧的下面挂一个正方体物块A，弹簧的伸长量为7.2 cm，此时再将物块A浸没到水平放置的柱形水槽内水中(如图乙所示)，弹簧的伸长量为2.4 cm。若水槽的底面积为4×10-3 m2，ρ水=1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg。求： 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 (1)物块A浸没在水中时受到的浮力F浮。 (2)物块A的密度ρ物。 (3)水槽底部受到水的压强的增加量Δp。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 解：(1)由题图甲可知，弹簧的伸长量为7.2 cm时，弹簧受到的拉力为1.8 N，因此弹簧下面所挂物体A的重力G=1.8 N，将物块A浸没到水中，此时弹簧的伸长量为2.4 cm，由题图甲可知，此时弹簧受到的拉力F=0.6 N，故正方体A浸没在水中受到的浮力F浮=G-F=1.8 N-0.6 N=1.2 N。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 (2)物块A浸没在水中时，排开水的体积等于A的体积，由F浮=ρ液gV排可得，物体A的体积V=V排==1.2×10-4 m3，由G=mg=ρgV可得，A的密度ρ==1.5×103 kg/m3。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 (3)A浸没在水中时，水的深度增加量Δh==0.03 m，水槽底部受到水的压强的增加量Δp=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.03 m=300 Pa。 微专题(六)　浮力、压强的综合计算 谢谢观看 $