内容正文:
广西
物 理
减负作业本
1
培优专题10 压强、浮力综合分析计算
(广西3年3考;北部湾3年3考)
2
一、入水、出水型(北部湾2020.30)
入水过程分析(出水是入水逆过程,分析方法相同)#1
过程 状态一 状态二 状态三
示意图
状态描述 物块竖直向下
浸入部分体积 物块竖直向下浸入体积不
断变大,直至刚好浸没 浸没后在容器
中逐渐下降
过程 状态一 状态二 状态三
液面变化相关
计算
(针对状态
二) 已知容器底面积为,物块的底面积为 ;
①若已知物块排开液体的体积的变化量 ,则液面高度
的变化量 ;
②若已知物块移动的高度 ,则液面高度的变化量
(如图中)
物体所受浮力
续表
过程 状态一 状态二 状态三
容器底压强变
化量
(针对状态
二) ①若已知 ,容器底液体压强的变化量 ;
②若已知 ,容器底液体压强的变化量
续表
1.【入水型】用弹簧测力计提着物体 ,使其缓慢浸入水中(水未溢出),
得到与的关系图像如图乙所示。取
第1题图
(1)物体重为___ ;
3
(2)浸没前,物体 逐渐浸入水中的过程中,水对
容器底部的压强将______(选填“变大”“变小”或“不
变”);
变大
(3)浸没时,受到水的浮力为___ ,物体排开液
体的体积为_______,物体 的密度为________ ;
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
6
第1题图
(4)从物体的下表面刚接触到水面,到物体 刚好
浸没的过程中,物体 下降的高度______
(选填“大于”“小于”或“等于”)图乙中 。
小于
方法突破 物块入水时,直至液面刚好与物块上表面相平的过程中,液面
高度的变化量,则, 表示物体底面相比刚接触
液面时移动的高度。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
7
第2题图
2.【出水型】如图甲所示,一个重为 、底面积
为 的轻质圆柱形容器内装有适量的水,一底
面积为、高为的物体 用细绳提着放入
水中刚好浸没,此时水深,将向上提 ,
如图乙所示,取 。
(1)图甲中水对容器底的压强_______ ;
(2)水的体积为_____,图甲中物体受到的浮力___ ;
(3)图甲中容器对水平地面的压力____ ;
(4)图乙中,水面下降的深度___,此时物体排开水的体积
_________ ;
1 200
360
6
12
6
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
8
第2题图
(5)图乙中物体受到的浮力____ ;
1.2
(6)图乙中容器对水平地面的压力____ ,对
地面的压强为_____ 。
7.2
900
方法突破 物块出水是入水的逆过程,液面高度的变化量仍满足
。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
9
3.(2020北部湾22题)将一小球轻放入盛满酒精的大烧杯甲中,小球静止
后,溢出酒精的质量是,小球在酒精中受到的浮力为____ ;将其轻
放入未装满水、底面积为 的大烧杯乙中,静止后溢出水的质量是
,水对容器底部的压强增加了,则乙杯中水面升高____ ;小
球的密度是_________。,,
取
0.8
0.5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
10
第4题图
4.(2025重庆)小渝同学将重、底面积 的薄
壁圆柱形溢水杯 放在水平升降台上,如图所示,内装
深的水,则溢水杯对升降台的压强为_______ ;
溢水口到杯底的距离,将底面积 、高
的圆柱体 悬挂于力传感器的挂钩上,示数为
。升降台缓慢上升至刚好浸没,溢出水 ,
1 750
15.5
静置一段时间后,水面下降并保持不变,再将升降台降低
(全过程无水析出)。此时力传感器的示数为_____ 。(不考虑细线伸
长、水的蒸发和体积变化,取 )
1
2
3
4
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6
7
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9
10
11
12
13
11
第4题图
【解析】溢水杯中水的重力
;溢水杯对水平升降台的压力
,则溢水杯对升降台的压强
。升降台缓慢上升至 刚
好浸没时,溢出水的体积
;溢出水的重力为:
1
2
3
4
5
6
7
8
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13
12
;
实际溢出水的重力为,则有 的水
被圆柱体吸收;静置一段时间后,水面下降 并
保持不变,则此过程中圆柱体再次吸收水的体积
,
所以圆柱体再次吸收水的重力
,则整个过程中圆柱体吸收水的总重力
;升降台降低 ,
水面再次下降的高度
第4题图
1
2
3
4
5
6
7
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9
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11
12
13
;此时
浸在水中的体积
;
此时 受到的浮力
;则此时力传感器的示数为:
。
第4题图
1
2
3
4
5
6
7
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10
11
12
13
第5题图
5.【入水型】(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 上端固定在水平杆上,下端通过竖直轻杆
与正方体相连,水平升降台上放有溢水杯 和
力传感器,小桶放在力传感器 上,溢水杯
中的水面刚好与溢水口齐平。水平升降台匀速上升,当时,正方体
刚好接触水面,之后排开的水全部流入小桶中,力传感器的示数 随
时间变化的关系如图乙所示。已知取, 。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
15
第5题图
(1)当力传感器的示数 时,求正方体 受到的浮力;
解:小桶的重力 ,
当 时,排开水的重力
,即正方体 受到的浮力
;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
16
(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浸没所用的时间t=10 s,
正方体E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浸没时受到的浮力F浮总=G排总=10 N,
根据F浮=ρ液gV排可得正方体的体积
V=V排总===1×10-3 m3,
正方体E的边长a===0.1 m,
则升降台匀速上升的速度v===0.01 m/s;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
17
(3)当时,力传感器的示数,求正方体 的密度。
第5题图
解:当时,正方体 已经浸没在水中,此
时力传感器的示数 ,
由前面计算可知,如果正方体 的密度大于水,
根据称重法可得正方体 的重力
,
正方体的质量 ,
正方体 的密度
;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
18
如果正方体 的密度小于水,根据称重法可得
正方体 的重力
,
正方体的质量 ,
正方体 的密度
;
故正方体的密度为 或 。
1
2
3
4
5
6
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8
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11
12
13
6.【出水型】如图甲所示,装有水的薄壁柱形容器放置在水平桌面上,拉
力传感器拉着实心柱体重物 浸没在水中,重物上表面与水面相平,已知
重物底面积为,容器底面积为 。拉力传感器拉着重物从图甲位置开始
缓慢竖直上升,传感器所受拉力随重物底部到容器底部距离 变化的关
系图线如图乙,不计水的阻力,取 。求:
第6题图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
20
第6题图
(1)重物浸没在水中时所受浮力;
解:由图乙可知,当重物 浸没在水中时,传
感器所受的拉力,重物 底部到容器底
部的距离,当离开水面时,重物 底
部到容器底部的距离,所以重物 的
重力,由称重法可知,重物 浸没在水中时受到的浮力
;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
21
第6题图
(2)重物的密度;
解:根据阿基米德原理 可知,
可知,重物 的密度
;
重物的体积 ,由
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
22
第6题图
(3)水对容器底部的最大压强。
解:由图乙可知, 上升的高度
,设 的高度为
,则 ,
即,解得, 浸没
时水的深度 最大,
则 ,
则水对容器底部的最大压强
。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
23
方法突破 根据 ,液体对容器底部压强最大即液体深度最大;题目
中“重物底部到容器底部距离 ”变化量,即物体上升距离,入水时
,当时,。物体上升 时刚好露出
水面,,求出,利用 求出最大压强值。
二、注水、排水型(广西3年3考;北部湾2021.30)
注液过程分析,物体密度小于液体密度(排液是注液逆过程,分析方法相
同)#1
过程 状态一 状态二 状态三 状态四
示意
图 ___________________________
___________________________
过程 状态一 状态二 状态三 状态四
状态
描述 未注入液
体 注入液体直至
物体刚好漂浮 持续注液体,
物体漂浮,直
至刚好接触上
方挡板 继续加液体,物体浸
没,挡板无变形
受力
分析
续表
过程 状态一 状态二 状态三 状态四
液面变
化量 / 已知 ,
;
加水 ,液面
高度的变化量
加液体 ,
液面高度的变
化量 已知 ,
;加液
体 ,液面高度
的变化量
续表
过程 状态一 状态二 状态三 状态四
容器底
压强变
化量 / 针对状态二、状态四:若已知 ,压强变化量
;若已知 ,压强变化量
针对状态三:
续表
第7题图
7.【注水型】如图所示,将底面积为 ,容积为
的厚底薄壁圆柱形水杯放在底面积为 的圆
柱形容器底部,圆柱形容器质量为。取
(1)缓慢向容器内注水,当水深为 时,水杯刚好离
开容器底,排开水的体积为_______ ,则水杯的质量为
_____,此时液体对容器底的压强为_____ 。
300
600
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
29
(2)继续向容器中注水,当再次注入水的体积为 时,此时圆柱形
容器中水的深度为___ 。
(3)当容器内水的体积为 时,此时圆柱形容器中水的深度为____
,此时液体对容器底的压强为_______ 。
8
12
1 200
第7题图
(4)若此时停止注水,圆柱形容器对水平桌面的压强为
________ 。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
30
8.【注水型】如图甲所示,在一个底面积为 圆柱形的容器内放入一
个圆柱体铝块(铝块和容器底之间不密合),铝块的横截面积为 ,
现以恒定的速度向容器内注水 将容器注满,容器内水的高度与注水
时间的关系图像如图乙所示取 。
第8题图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
31
第8题图
(1)当注水 时,水位刚好与铝块上表面相平,
从图乙中可知铝块的高度是____ ,此时水对容器底
的压强是_______ ;
0.1
1 000
【解析】由图乙可知,注水 时,容器内水深
,水位刚好与铝块上表面相平,可知铝
块的高度是 ;水刚好将铝块浸没,水对容器底的
压强 ;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
32
(2) 注入水的体积______(选填“大于”“小于”或“等于”)
注入水的体积;
等于
第8题图
【解析】由于以恒定的速度向容器内注水,故前、后 注入水的体积
相等;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
33
第8题图
(3)注满水时,水的总质量是____ ,水对容器
底的压力为___ 。
0.2
3
【解析】由图乙可知,后 水升高的高度为
则水的总质量 ;注满水后水的
深度为 ,水对容器底的压强
,注满水时,水对容器
底的压力 。
,水的总体积 ,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
34
第9题图
9.【排水型】如图甲所示,注满水的薄壁圆柱形
容器放在水平台上,容器的底面积 ,
质量均匀的圆柱体物块上表面中央用足够长的细
绳系住,悬挂于容器中。容器底有一阀门 ,打
(1)物块的重力为____,排出水的体积为_____ ;
(2)物块浸没时所受浮力为___,物块的体积为_____ ;
8.8
200
7
700
开以 的恒定速度向容器外缓慢排水,直至排完水为止,细绳的
拉力大小与排水时间的关系如图乙所示。物块不吸水,忽略细绳体积、液
体扰动等其他次要因素。取 。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
35
第9题图
(3)圆柱体物块的高度为____, 液面
降低的高度为____ ,圆柱体物块的底面积为
____ ;
10
10
70
(4)当细绳的拉力为 时,容器底受到的压力
为___,容器底受到的压强是_____ ;
6
600
方法突破 根据物体所受浮力求出排开液体的体积,反向思维,注水时已知,求解此时液面高度变化量 。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
36
(5)当细绳的拉力为时,物块所受浮力为____ ,物块下表面受到水
的压强是_____ 。
2.8
400
第9题图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
37
第10题图
10.【注水型】(2025广西25题)某同学探究不同密
度的物块在液体中的特点,如图所示,现有质地均
匀,不吸水的正方体物块和,其质量分别为
和、边长分别为和 ,以及内部边
(1)将物块放置于玻璃容器底部中央,物块 对容器底部的压强;
解:物块对容器底部的压力 ,
则物块对容器底部的压强 ;
长为的正方体玻璃容器。已知水的密度, 取
。求:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
38
第10题图
(2)往容器内缓慢注水,物块 不上浮,当水深为
时,水对容器底部的压强和注入水的体积;
解:当水深为 时,水对容器底部的压强
,
注入水的体积为
;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
39
方法突破 注水时物体浸入液体中的体积有变化,已知液面高度的变化量
,根据 即可快速求解。
(3)接着把物块放在物块的正上方,再将质量为 的水缓慢注
入容器。在此过程中,水对物块 所做的功。
第10题图
分步突破
①求 漂浮时浸入水中的深度;
②容器中最终水的深度 ;
③此过程中,水对物块 所做的功。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
41
解:①质量为 的水体积
,
B的密度 ,
则 漂浮时受到的浮力
,
则 漂浮时排开水的体积
,
B漂浮时浸入水中的深度为 ,
第10题图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
42
第10题图
②因为 ,
所以最终 漂浮;
容器的容积 ,
A的体积 ,
因为 ,
所以水没有溢出,则最终水深
,
③则上升的高度为 ,
则水对物块所做的功 。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
43
第11题图
11.【注水型】(2025南宁二中二模改编)如图所示为某
环保科技公司研发的一款模块化净水浮筒(密度均匀),
浮筒主体为长方体结构,高为、底面积为 ,
内置净水元件监测并净化水质。浮筒需放入高 、底
面积 的临时柱形蓄水容器中进行测试,浮筒沉底
后才会正常工作。初始状态下容器内水量为 ,此时浮筒对容器底的压
力为 。因一部分浮筒主体长时间暴露在空气中,未浸在水中的浮筒任
何部分都有可能出现裂缝,断裂的碎片会立即掉落在容器内,碎片可看作
一个柱形物体(碎片密度不变且均匀),仅考虑断裂一次的情况,
,取 。求:#1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
44
第11题图
(1)在浮筒未出现裂缝前,容器底部受到水的压强;
解:初始状态下容器内水的体积
,放入浮筒
后容器内水的深度为
,
容器底部受到水的压强
;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
45
第11题图
(2)浮筒的重力;
解:由(1)得,浮筒排开水的体积
,
浮筒受到的浮力
,
浮筒受到容器的支持力 ,
则浮筒的重力 ;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
46
(3)若裂缝导致浮筒断裂的柱形碎片较长,会让剩下的浮筒主体无法沉
在底部正常工作。请通过计算说明浮筒恰好还能正常工作时,断裂处距顶
部的最大距离。
第11题图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
47
解:设断裂处距顶部为,剩余浮筒高度为 ,
其重力为 ,
碎片体积为 ,浮筒的密度
若剩余浮筒浸入 ,浮力
,
剩余浮筒重力需满足,即,解得 ,综
合所得,最大距离为 。
,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
48
第12题图
12.【注水型】(2023广西30题)人工涂抹油漆难精
准且气味难闻,于是某团队设计了“智能浸泡上漆
器”,如图所示,上漆器由柱形硬质浮杆、力传感器、
工作台、挡板等组成。浮杆的质量为 ,底面积
为 ;力传感器固定且与浮杆接触但无压力;
工作台固定在上漆器底部,其上表面积为,高为 。将待上漆的
质量分布均匀的柱体放在工作台中央,将挡板固定在 高处,开始注
漆;当浮杆对力传感器的压力为时,停止注漆,完成对柱体 的上漆。
已知柱体的质量为,底面积为,高为 ,油漆密度为
。取 。求:#1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
49
(1)当漆面上升至 时,油漆对上漆器底部的压强;
第12题图
解:当油漆上升至 时,油漆对上漆器底部的压强
;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
50
(2)当漆面上升至时,柱体 对工作台的压强;
第12题图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
51
第12题图
解:当油漆上升至时,柱体 受到的浮力
故此时重力大于浮力,故柱体 未上浮,则对工作台的压力
;
由于柱体 的底面积大于工作台的上表面积,故受力面积为工作台的上表
面积,
则柱体对工作台的压强 ;
,
柱体的重力 ,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
52
(3)停止注漆时,柱体 被上漆的高度。
第12题图
解:已知浮杆的质量为 ,则浮杆的重力
,
浮杆对力传感器的压力为 ,则浮杆受到的浮力
,
浮杆排开油漆的体积
,
则油漆的深度 ,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
53
柱体 受到的浮力
,
此时,则柱体 漂浮,浮力等于重力,故此时
的 ,
浸入油漆的深度 ,
柱体露出的高度为 ,油漆面到挡
板的高度为 ,
故柱体只能露出的高度,则柱体 被上漆的高
度为 。
第12题图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
第13题图
13.(2024广西30题)一个不吸水的实心圆柱体 ,底面积
为,高为,密度为 。如图甲所
示,现将 放在容器中,缓慢往容器中注水(水的密度为
,取 ),求:
(1)圆柱体 的质量;
解:根据可知,圆柱体 的质量
;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
55
第13题图
(2)当注入水的深度为时(此时未漂浮),
受到的浮力;
解:当注入水的深度为时(此时未漂浮), 受
到的浮力
;
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第13题图
(3)广西夏季雨水充沛,每逢暴雨,河水水位快速上
涨,为了监测河水水位,某项目小组设计了“智能水位
报警器”,如图乙所示。其由、两部分组成, 模拟
控制器,模拟河道。其中内部高度为 ,顶部固
定着压力传感器,当压力达到某一数值时,报警器会自
动报警。在某次注水测试中,当注水到某一深度时,
开始漂浮,随着注入水的深度增加, 最终会与传感器
接触,当露出水面长度为 时,报警器恰好开始报警。请通过计算,
分析从开始注水到报警器报警的过程,并在图丙中作出此过程 底部受到
水的压强随注入水的深度 变化的关系图线。
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解:当圆柱体 刚好漂浮时,
,
根据阿基米德原理可知,圆柱体 浸入水中的深度
,
此时 底部受到水的压强
,
此时 露出水面的高度
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;
继续注水,当圆柱体 与传感器接触时,注入水的深度
为 ,
因圆柱体处于漂浮状态,圆柱体 浸入水中的深度不
变,其底部受到水的压强不变;
当露出水面长度为时,即 浸入水中的深度为
,
此时 底部受到水的压强
,
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注入水的深度
,则此过程 底部受到
水的压强随注入水的深度 变化的关系图线如答图所
示。
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