内容正文:
物 理
物 理
研究山东新考情 更懂中考新方向
山东新中考
物理
精讲册
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微专题四 液体深度变化引发的压强与浮力联动分析、综合计算
第一部分 系统复习 成绩基石
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核心考点解读
高分提能训练
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一 、命题分析
液体深度变化(由物体浸入、取出、物态变化、溶液混合等引起)与压强、浮力的联
动分析,是山东 中考力学综合题的高频考点,常以实验探究题、计算应用题、图像
分析题形式出现(占4~6分),难度 中等偏上,多作为中档题或压轴题的第一问。新课
标要求通过具体情境(如物体浸入、溶液稀释)分 析“V 排变化 → 液体深度△h 变化 →
液体压强△p 变化”的逻辑链,同时结合阿基米德原理、浮沉条件 计算浮力,体现科
学探究与运动和相互作用核心素养,强调从实验到理论、从生活到物理的应用。
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二、核心规律总结
压强与浮力的联动核心是“排开液体体积 V排”——V排的变化直接导致液体深度△h
变化,进而引发液体压强△p 变化,三者通过以下公式关联:
物理量 关联公式 适用条件与说明
V排与△h △h=(为变化量,S容为容 器的底面积) 仅适用于柱形容器(上下粗细均匀);非柱形容器 需结合“液体体积不变”分析,不能直接用此公式 (如敞口、缩口容器)
压强与△h △p=ρ液g△h(△p为液体压强变化量,ρ液为液体密度) 普遍适用,需注意△h的正负(V排增大→△h为正→ p增大;V排减小→△h为负→p减小)
浮力与V排 F浮=ρ液gV排(阿基米德原理);
漂浮或悬浮时F浮=G物(二力平衡) 浮力是V排变化的“原因”之一(物体受力变化→
F浮变化 →V排变化)
压强与浮力 柱形容器中:△F压=△F浮(容器底压力变化量等子浮力变化量)→△p= 推导依据:柱形容器底所受压力F压=G液+F浮
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类型1 同一物体在不同液体中(状态不变)
特点 物体漂浮或悬浮时,F浮=G物(不变),但 ρ液不同→V排不同→△h不同→△p不同
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1. 将两个完全相同的小球,分别放入装有不同液 体的甲、乙两个完全相同的烧杯
中,小球静止 时两烧杯液面相平,如图所示,下列判断正确 的 是 ( )
A.甲烧杯中液体的密度小
B.乙烧杯底部受到液体的压强小
C. 甲烧杯中小球受到的浮力大
D. 甲、乙两烧杯对桌面的压力相等
B
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类型2 不同物体在同 一液体中(ρ 液不变)
特点 ρ液不变,物体质量(或密度)不同→F浮 不同→V排不同→△h不同→△p不同
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2.在甲、乙两个相同的容器中盛质量相同的水, 球 A的体积为1 dm³, 物块B 的质量
为0.5 kg, 现将A、B放入两容器内的水中,如图所示,则 pA_ (选填“>"“<”
或“=”)pB, B 所受浮力为 N; 此时甲容器中水面比乙 容器中高0.1 m, 放入球A
前后,甲容器中水对 容器底部的压强变化了 Pa。
>
5
2×10³
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类型3 不同物体在不同液体中
特点 物体质量(或密度)不同、液体密度不同,需通过“F浮与G物的关系”判断浮沉状 态,再分析V排→△h→△p的联动,常结合 “液面相平”“容器相同”条件命题
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3.如图所示,两个相同的圆柱形容器放在水平桌 面上,分别装有甲、乙两种
不同的液体。将体 积相同、密度不同的实心球 A、B分别放入容 器中静止时,
A球悬浮,B 球漂浮,h₁<h₂, 且两 种液体对容器底的压强相等,下列说法正
确的 是 ( )
A.两个小球受到的重力:Gᴀ<GB
B.两个小球受到的浮力:FA浮> FB 浮
C.两种液体的密度:p甲 <p乙
D. 两个容器对桌面的压强:p甲 >p乙
B
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类型4 物体之间被系住(绳的拉力变化引发联动)
特点 两物体通过绳子连接,绳子的拉力变化 会改变系统总浮力F浮总,进而改变V排总 →△h变化→△p变化,需结合“力的平 衡”分析
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4.小明在探究沉与浮的条件时,用一根细线连接A、B 两个物体,放在盛水的烧杯
中,处于悬浮 状态,如图甲所示。剪断细线后,A 物体处于 漂浮状态,B 物体沉
到烧杯底部,如图乙所示。 设甲、乙两图烧杯对水平桌面的压强分别为 P₁ 、P₂,水
对烧杯底部的压强变化为△p, 甲图中 细线的拉力为F, 乙图中B 物体对烧杯底部的 压
强为pB 。已 知 B 物体的重力为 G, 体积为 V,烧杯的底面积为 S, 水的密度为p 。 以
下关 系式正确的有 ( )
B
A.p₁>p₂ B.F=G-ρgV
C.△p= D. =
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5.用弹簧测力计挂着一个长方体金属块,沿竖直方 向缓慢浸入盛有适量水的圆柱
形平底薄壁容器 中,直至浸没(水未溢出),如图甲所示。通过实 验得出金属块下表
面浸入水中的深度h 与其排 开水的体积V排的关系,如图乙所示。已知金属 块的
质量为0.4 kg,容器的底面积与金属块的底 面积之比为5:1 ,ρ水=1.0×10³kg/m³,g 取
10 N/kg。求 :
(1)金属块所受的重力;
解:由题意可得,金属块所受的重力
G= mg=0.4 kg×10 N/kg=4 N
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(2)金属块的下表面浸入水中的深度为2 cm 时,弹簧测力计的示数;
(3)金属块刚浸没时,金属块底部受到水的 压强;
解:由图乙可知,当h=2 cm时,金属块排开水的体积V排=20 cm³=20×10⁻⁶m³,
此时金属块所受的浮力 F 浮= ρ水gV排=1.0×10³kg/m³×10 N/kg×20×10⁻⁶m³=0.2N
弹簧测力计的示数F 拉 = G-F 浮=4 N-0.2N=3.8N
解:由图乙可知,当h=5cm时,金属块刚好浸 没,即金属块的高度为5 cm, 此时金
属块底部受到水的压强 p=ρ 水gh=1.0×10³kg/m³×10 N/kg×5×10⁻²m=500 Pa
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(4)金属块浸没后与金属块浸入之前比较,水 对容器底部的压强增加了多少?
解:金属块的底面积S金=10 cm²
容器的底面积S=5S 金=5×10 cm²=50 cm²
增加的压力△F=F 浮′= ρ水gV 排'=1.0×10³kg/m³×10 N/kg×50×10⁻⁶m³=0.5N
水 对 容 器 底 部 增 加 的 压 强
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6.某兴趣小组要测量一金属块的密度,设计了如 下方案:将装有适量细沙的薄壁
圆筒,缓慢竖直放入盛有适量水的、水平放置的长方体透明 薄壁容器中,待圆筒
静止后,在圆筒上对应水 面的位置标记一点A,并在长方体容器上标出 此时的水位
线M N(如图甲所示);然后将待测金属块用细线悬挂在圆筒下方,缓慢竖直放入水中,
圆筒静止后(金属块不接触容器底部),在长方体容器上标出此时的水位线PQ(如图乙
所示); 再向长方体容器中缓慢注水至圆筒 上的A 点 与MN 在同一水平面上(如图丙
所 示)。测出PQ与此时水面的距离为h₁, 与 MN 的距离为h₂ 。若圆筒的底面积为S,
长方体容 器的底面积为4S,A 点到圆筒底部的竖直距离 为 h,不计细线的质量和体积,
已知ρ水和g。
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(1)求图甲中圆筒和细沙总重力G 的大小(用 题中给定的物理量符号表示);
解:图甲中,圆筒和细沙的总重力 G=F 浮=ρ水gV排= ρ水gSh
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(2)求金属块的体积V(用题中给定的物理量 符号表示);。
解:图乙和图丙相比,浮力相等,V排相等,A 点在水面下的深度相等,所以乙
图中,A 点到水面 PQ 的距离应该等于(h₁+h₂),A 点 到 MN的距离应该等于h₁, 图
乙和图甲相比,△V排=△V筒浸+V金属,金属块的体积V金属=△V排- V简浸=4Sh₂-S(h₁+
h₂)=3Sh₂-Sh₁
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(3)若 h₁=0.07 m,h₂=0.03m,ρ水=1.0× 10³kg/m³, 求金属块的密度ρ。
解:由图甲和图乙可知,金属块的重力 G 金属=△F浮=4ρgSh₂
金属块的质量m金属==4ρ水gSh₂
金属块的密度
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