内容正文:
一战成名目
S侧'=
V#'0.44m
=0.11m2,
4m
设此时船的吃水深度为h2,露出水面的高度为h,如解
图2所示:
45
h
I m
第3题解图2
此时S'=2,x(d+)=2,x(1m+h,+h,+1m)
0.11m2,解得h2=0.1m,
则此时船露出水面的高度
h,=h-h,=1m-0.1m=0.9m,
所以旗杆的最大高度h杆=H-h=3m-0.9m=2.1m.
4.解:(1)由p=严可得,圆柱体A的体积
y,=-。90g=150em:
P 0.6 g/cm'
(2)将A竖直缓慢放入B中,静止时A漂浮在水面,
则此时圆柱体A受到的浮力
F¥=G4=m4g=90x103kg×10N/kg=0.9N;
计算
(3)将A竖直缓慢放人C中,静止时状态未知,假设A
放入油中是沉底的,
破
由V=Sh可得,A的底面积
_V_150em-15em2=1.5x103m,
5,=210cm
油的体积V海=Schc=30cm2×3cm=90cm3,
46
A沉底后油的深度
V
90cm3
k32-S30em-15m
=6cm=0.06m,
此时A受到的浮力F浮'=P油V排浦g=0.9×103kgm3×
1.5×10-3m2×0.06m×10N/kg=0.81N,
因为F'=0.81N<G,=0.9N,所以假设成立,A放人油
中会沉底,
则油对容器底部的压强
p=pgh'=0.9×103kg/m3×10N/kgx0.06m=540Pa.
5.解:(1)调节升降台前水对容器底部的压强
p=p水gh,=1.0×103kg/m3×10NVkg×0.1m=1×103Pa;
(2)初始状态,容器内水面与圆柱体下表面恰好不接
触,此时容器内水的体积可表示为V水=S,h;缓慢调节
升降台后使细线恰好伸直且无拉力,此时容器上升的
46
参考答案与重天
高度为h2=8cm,
圆柱体下表面到容器底的距离
h'=h-h2=10 cm-8 cm=2 cm,
此时容器内水的体积可表示为V水=S,×h'+(S2-S)×h,
其中S1:S2=1:3,
由水的体积不变可列方程为S,h,=S2×h'+(S2-S,)
x h,
代入已知数据解得h=12cm;
(3)细线恰好伸直且无拉力,说明此时圆柱体处于漂浮
状态,V排=S,h,由阿基米德原理得
F浮=G排=P水V排g=P水Shg
圆柱体的重力G=mg=P物V物g=P物S,Hg:
由浮沉条件可知,漂浮时F浮=G,则圆柱体的密度
*h_1.0x103kg/mx0.12m=0.6x10°kg/m3.
P物三
H
0.20m
6.【图像解读】54大3030不变不变
解:(1)由图乙可知,当h为0~40cm时,弹簧测力计示
数为54N,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=F拉1=54N;当h≥70cm时,弹簧测
力计示数为24N,且不变,此时砖块浸没在水中,则砖
块浸没时受到的浮力F浮=G-F2=54N-24N=30N;
(2)因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
结合F浮=P液gV排可得,砖块的体积
30N
V=V排=。
=3×103m3,
水g1.0x103kg/m3×10N/kg
砖块的质量m=G-54N
=5.4kg,
g 10 N/kg
肥-5.4k好=1.8x10kg/m:
砖块的密度p=v3x10m
(3)由图乙可知,砖块刚好浸没时下底面所处的深度
h'=70cm-40cm=30cm=0.3m,
砖块下底面受到水的压强p水=p水gh'=1.0×10kg/m3×
10N/kg×0.3m=3000Pa,
其下底面所受的压强p=p水+p大气=3000Pa+1.013×
103Pa=1.043×103Pa.
7.解:(1)由图乙可知,当h>15cm时,物块完全离开水
面,物块受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力,则物
块的重力G=F'=13N;
当h≤9cm时,物块完全浸没在水中,此时拉力F=
8N,物块受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直
向上的浮力,则G=F+F浮,因此物块浸没在水中时受到
题解析·物理
的浮力
F浮=G-F=13N-8N=5N.
(2)由图乙可知,当h=15cm时,物块下表面刚好离开
水面,则物块取出后,容器中水的深度
hk'=15cm=0.15m,
水对容器底的压强p=P水gh水'=1.0×10kgm3×
10N/kg×0.15m=1500Pa.
(3)根据F浮=P水gV排可得,物块浸没时排开水的体积
F浮
5N
V排=
5×104m3,
kg1.0×103kg/m3×10N/kg
物块浸没时与物块取出后相比,水面下降的高度
△h=hk-h水'=0.16m-0.15m=0.01m,
容器的底面积S='年_5x10m
=0.05m2,
△h0.01m
容器中水的体积
Vk=Shk'=0.05m2×0.15m=7.5×103m3,
根据ρ=平可得,容器中水的质量
mk=p水Vk=1.0×103kg/m3×7.5×103m3=7.5kg.
8.D【解析】由题意可知,控制棒始终浸在水中,控制棒
受重力、浮力和拉力.当水位到达最高水位时,力传感
器所受拉力等于F2,由F浮=P水gV排可知,此时控制棒
排开水的体积最大,水的密度不变,则此时控制棒受到
的浮力最大.控制棒处于静止状态,受平衡力,则
F浮m=G-F2;控制棒的重力不变,受到的浮力最大,则
此时拉力最小为F2.由F浮=P水gV排,则此时排开水的体
积G-£-g-,故A错误,当到达最低水
P水8P水8P水g
位时,力传感器所受拉力等于F,由F浮=P水gV排可知、
此时控制棒排开水的体积最小,水的密度不变,则此时
控制棒受到的浮力最小,由Fm=G-F,此时拉力最大
为F·水位由最低到达最高的过程,控制棒排开水的体
积变化量最大,水的密度不变,由△F#=P液gAV排,则控
制棒受到的浮力的变化量最大;最低水位时,浮力F
=G-F,=mg-F,最高水位时浮力F=G-F2=mg
F2,则浮力的最大变化量△F衍=Fs-Fmn=(mg-F,)
-(mg-F,)=F,-F2,故B错误;由题意可知,最低水位
时拉力为F,此时控制棒受拉力最大,水泵启动进水
最高水位时拉力为F,此时控制棒受拉力最小,水泵停
止进水.进水过程中拉力从F,逐渐减小到F2.若进水
过程中同时用水,相同时间内进水量大于出水量,所以
参考答案与重难
一战成名目
进水时水位是净上升的,因此拉力是从F,减小到F2
如果水泵停止进水后(拉力已达到F,),开始用水,水位
下降,拉力从F2逐渐增大.在拉力从F2增大到F,的过
程中,水箱并未进水(水泵未启动),但拉力确实处于F
和F2之间.因此,拉力在F,和F2之间时,可能是正在
进水(拉力从F减小到F2),也可能正在用水(拉力从
F,增大到F),故C错误;缩短悬挂控制棒的细线,因
为F,、F,的触发条件不变,控制棒受重力不变,由F浮=
G-F,则控制棒受最小浮力和最大浮力不变.假设初始
时细线长度为L,控制棒长度为,水箱底到力传感器的
距离为H.最低水位时,控制棒浸人V排,设浸入深度
为dnn,则V#in=S棒dnin,则Fin=P水gV排min=P水S棒
din Fiin=G-F1=mg-F,din=
g_mg-,因
P水gS棒P水gS棒
为mg、F,P水g、S棒都不变,所以dn不变,则水位高度
sn=H-L-h+dm,缩短细线,H、h、dnin不变,L减小,sai
增大.同理,最高水位s也会增大;所以,缩短悬挂控
制棒的细线,可使水箱中的最高和最低水位均升高,故
D正确,故选D
9.解:(1)初始状态下,木块漂浮,受到的浮力
F游=G*=1.5N;
重
(2)木块重1.5N,高为5cm,初始状态下水深为3cm,
可知,号0
计算突
由木块漂浮可知,F游=G本,可得P水V排g=P*V木g…②
由①②可得木块的密度
p:3.号10s0ka-060oem
47
(3)由题意可知,初始状态下刚好使木块在浮力作用下
与容器底部脱离接触,此时水深为3cm,即木块漂浮时
其浸人水中的深度h浸=3cm,则此时木块露出水面的
高度
hs=h本块-h浸=5cm-3cm=2cm,
根据题意,计时周期结束时,容器内水深为h水=H-h露=
50cm-2cm=48cm,木块底部所处的深度h,=h浸=
3cm=0.03m,
木块底部受到的水的压强P水=p水gh,=1.0×103kg/m3×
10N/kg×0.03m=300Pa,
水的体积与木块排开水的体积之和
V=Shk=700cm2×48cm=33600cm3
由F。=P*Yg得木块排开水的休积VP味g
题解析·物理
47一战成名目
5.(2025安徽)某兴趣小组要测量一实心圆柱体(不吸水且不溶于水)的密度,进行了如下操作:用
一根不可伸长的细线将圆柱体竖直悬挂在铁架台上并保持静止,将一盛有水的柱形容器放在水
平升降台上,容器和升降台整体安放在圆柱体的正下方,使容器内的水面与圆柱体下表面恰好
不接触,测得容器内水的深度为h1=10cm,如图所示:缓慢调节升降台使细线恰好伸直且无拉
力,测得容器上升的高度为h,=8cm,整个过程没有水溢出,圆柱体始终处于竖直
状态.已知圆柱体的高为H=20cm,圆柱体与容器的底面积之比为S1:S2=1:3,p水
=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,不计容器壁厚度.求:
台
(1)调节升降台前水对容器底部的压强p;
力学综合计
铁架台
(2)调节升降台后圆柱体浸入水中的深度h;
第5题图
(3)圆柱体的密度p.
类型3入水、出水类
物体入水情景分析
△h2i
△h
G
1.物体刚好接触液面
2.物体浸入液体中3.物体刚好浸没4.物体沉入容器底部
过程1:F拉=G物
过程2:F拉+F浮=G物,F浮=p液S物h浸g,F拉=G物p液S物h浸g,液面上升的高度△h1
V二
F年
S容P液gS容
过程3:F拉+F浮=G物,F浮=P液V排g=p液V物g,F拉=G物P液V物g
过程2-3,液面上升的高度△h,=9=S
△V排V物蕊
过程4:F支+F浮=G物,F浮=p液V排g=p液V物g,F支=G物-P液V物g
过程1~4,容器底部受到的液体压强的变化量△p=p液g(△h,+△h2)
注:出水过程可以看作入水过程的逆过程,从43→2→1分析
重难计算突破·物理
11
一战成名目
6.(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取10/kg,P水=1.0×103kg/m,p大气=1.013×103Pa,求:
FIN
54
力学综合计算
24
4070100h/cm
乙
第6题图
(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,
圆图像解读++++++++++十+++++++++++++++++++++十+++++
图乙为弹簧测力计的示数F与砖块下底面下降高度五的变化关系图像.(忽略砖块浸入水中
时游泳池水面高度的变化)
①0~40cm:弹簧测力计示数为54N,此时砖块未接触水面,根据二力平衡条件可知砖块的重
力为
N;
②40cm时:砖块恰好接触水面;
③40~70cm:砖块逐渐浸入水中,拉力变小,浮力变
④70cm时:砖块恰好浸没在水中,由图乙可知砖块的高度为
cm,此时砖块受到的浮力
F浮=G-F拉=】
N;
⑤70cm后:砖块仍处于浸没状态,排开水的体积
,受到的浮力
++++++++++十+十+十十十十十+十十十+++++++++十++++十+十十++十十
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重难计算突破·物理
一战成名目
7.(2024淄博)如图甲所示,水平放置的长方体容器中水深16cm,用细线将沉在容器底的圆柱体物
块竖直向上匀速提升.从物块刚刚离开容器底到拉出水面的过程中,拉力F与物块下表面到容
器底的距离h的关系如图乙所示(细线的质量、体积及物块带走的水均忽略不计,P水=1.0×
103kg/m3,g取10N/kg).求:
16LF/N
12
8
16
0之
369121518h/cm
力学综合计算
甲
乙
第7题图
(1)物块浸没在水中时受到的浮力;
(2)物块取出后,水对容器底的压强;
(3)容器中水的质量.
重难计算突破·物理
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