③浮力、压强、密度的综合计算(含答案)-【一战成名新中考】2026物理中考必考知识点题组特训
2026-04-27
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内容正文:
类型1 漂浮、悬浮、触底类
1.(2025南通)福建舰是我国第三艘航母,其满载排水量为8.8×104 t。一架舰载机起飞后,福建舰排开水的体积减小了30m3。海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)福建舰满载时排开水的体积和浮力;
(2)该舰载机受到的重力。
2.(2024赤峰)大国重器“奋斗者”号,在一次深潜作业中,成功从万米海底取回水下取样器,堪称“海底捞针”。请回答(海水密度近似取,g取10N/kg)
(1)①深潜器在一万米深处受到海水的压强是多少?
②若其载人舱舱盖面积为0.3m2,此深度它受到海水的压力是多少?
(2)在海水的高压下,深潜器上浮或下潜的原理与潜水艇不同,它通过电磁铁吸附大铁块及控制容器内铁砂数量实现下潜,若某次控制其总质量为20t时恰好能悬停于某一深度作业。
①求此时它受的浮力大小。
②“奋斗者”号需要上浮时,可通过什么方式使电磁铁抛掉吸附的铁块?
3.(2025河北)小明利用双休日清理家中的鱼缸。长方体空鱼缸的重力G为64N,小明将鱼缸和假山石清洗干净,放到水平桌面上,鱼缸与桌面接触面积S为。向鱼缸中注入为深的水,然后将假山石(不吸水)浸没在水中,如图所示。已知假山石的体积为,水的密度取。求:
(1)空鱼缸对水平桌面的压强;
(2)放入假山石前,水对鱼缸底的压强;
(3)浸没在水中的假山石受到的浮力。
4.(2023福建)小华利用氦气球与探空仪了解空气状况。如图甲所示,质量为0.4kg的探空仪静止在水平桌面上,与桌面接触面积为0.02m2。在室内测试时,将探空仪固定在充有氦气的气球上,释放后氦气球恰好能携带探空仪悬浮在空中,如图乙所示。已知球壳质量为0.23kg,球内氦气的密度为0.17kg/m3,室内空气的密度为1.22kg/m3。求:
(1)探空仪所受的重力;
(2)探空仪对水平桌面的压强;
(3)悬浮时氦气球的体积(计算浮力时,不计探空仪的体积和球壳的厚度)。
5.(2025西宁)小西所在的兴趣小组,想探索“冰山一角”蕴含的物理知识。利用一个正方体模具装入水,放在冰箱中凝固成冰,再将冰块磨制成体积为的正方体,投入装有适量水的容器中进行实验和分析(实验过程中不考虑冰的熔化、、、g取)。
(1)请计算冰块的重力;
(2)请计算冰块所受的浮力;
(3)请计算冰块露出水面的体积与水下体积之比;
(4)假设冰块全部熔化后,请通过计算说明液面升降情况(不考虑温度、蒸发等影响)。
6.(2024聊城)我国的智能船舶“明远”号矿砂船最大载质量为40万吨,这么大的货船通过国际港口时,工作人员通常是通过读取货船没入海水中的深度来测量载质量。物理小组根据这个原理,利用圆柱形玻璃杯制作出可测量物体质量的“浮力秤”。如图甲所示,玻璃杯底面积为80cm²,质量为200g,将未知质量的铁块放入玻璃杯中,静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5cm。ρ水=1.0×10³kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)玻璃杯底面所受水的压强和压力;
(2)铁块的质量;
(3)此装置还可以作为密度计来测量未知液体的密度。如图乙所示,将空玻璃杯放入待测液体中,静止时浸入液体中的深度为2cm,求待测液体的密度。
7.(2025大庆)小娜同学为了研究浮力产生的原因,设计了如图甲所示的特殊容器,容器由底部相通的A、B两部分组成,容器A底部有一个面积为的圆孔,圆孔距容器B底部10cm,现用一个上下表面均为圆形的木塞(不考虑吸水)堵住圆孔,当向容器A中注水至水深10cm时,木塞未上浮且与容器A底部接触紧密。已知:木塞的参数如图丙所示,,,上表面积,下表面积,木塞质量,水的密度,g取10N/kg。求:
(1)图甲中水对木塞上表面的压强;
(2)向图甲容器B中注水,当B中水深25cm时(如图乙),木塞受到的浮力;
(3)继续向图乙容器B中注水,直至木塞漂浮在水面上,此时木塞排开水的体积。
8.(2025达州)在物理实践活动中,“奇思妙想”小组用一根粗细均匀上端开口、下端封闭的轻质塑料管制成一只密度计,管长10 cm,配重质量5 g。用相关食材调制出一种饮料,将该密度计分别放入水和饮料中,静止时如甲图和乙图(,g取10N/kg)。请计算:
(1)密度计在水中所受浮力大小;
(2)饮料密度;
(3)小组成员突发奇想:将适量饮料倒入甲图密度计内,静止时如丙图。将丙图密度计中饮料全部倒出,用体积、质量均不计的细线将配重悬挂在塑料管底部,放入饮料中,静止时如丁图(配重未接触容器底),此时塑料管底部受到的液体压强是多少?
类型2 拉拽、按压、叠放类
1.(2025济宁)如图所示,将一石块悬挂在弹簧测力计下,静止时弹簧测力计示数为2.5N;将该石块浸没在装有适量水的烧杯中,静止时弹簧测力计示数为1.5N。求:
(1)石块的体积;
(2)石块的密度。
2.(2023雅安)一棱长为的正方体物块放在盛有40L水的薄壁圆柱形容器中,容器重为10N,底面积为。现用竖直向下大小为20N的力F作用在物体上,物体刚好浸没于水中静止,如图所示(,g取10N/kg)。求:
(1)物块下表面受到水的压强;
(2)物块受到的浮力;
(3)容器底部对水平地面的压强。
3.(2025德州)王莲是一种大型浮叶草本,叶片布满气室、边缘向上卷起,具有粗壮的叶脉支撑结构,因而能产生巨大的浮力,植物园在其观赏期向游客开设载人体验活动。为安全起见,工作人员将一泡沫板置于叶片上方(泡沫板和叶片的面积视为相等)。如图所示,一质量为28kg的游客坐在泡沫板上进行体验。已知叶片底面积为1.4m2,其浸入水中的最大安全深度为5cm。(叶片及泡沫板质量均忽略不计,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)该游客体验时,泡沫板对叶片的压强;
(2)叶片所能承载的最大重力。
4.(2025广安)某同学看了我国航空母舰发展简介后对力学产生了浓厚的兴趣。他用底面积为的长方体容器(厚度不计)装一定量的水,将一个重为4N,边长为10cm的正方体A放入容器中处于漂浮状态。如图所示,此时水的深度为18cm。(,g取10N/kg)求:
(1)容器底部受到水的压强;
(2)A漂浮时浸入水中的深度;
(3)若将与A形状体积完全相同的物体B平放在A的正上方,A、B一起向下运动,当静止时一起处于悬浮状态。求A、B一起开始运动到B刚好浸没时,B的重力做的功。(容器足够高,水不溢出,A、B不吸水)
5.(2023泰安)某同学受“怀丙打捞铁牛”故事的启发,设计了如下“打捞”过程:如图甲,金属块A部分陷入淤泥内,轻质小船装有18N的沙石,细绳将金属块A和小船紧连,细绳对小船的拉力为2N,水面与船的上沿相平;将小船内所有沙石清除后,金属块A被拉出淤泥静止在水中,如图乙所示。已知金属块A的体积为,,g取,小船的质量忽略不计,细绳的质量和体积忽略不计。
(1)甲图中,金属块A上表面距离水面50cm,求金属块A上表面受到的水的压强;
(2)乙图中,小船有体积露出水面,求金属块A的密度。
6.(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2m,质量2.4kg,密度,盐卤水的密度(汲卤筒底和阀门厚度及质量不计;g取)。求:
(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的圆形;盐卤水对阀门压力的作用点等效在阀门圆心处)。
类型3 状态未知类
1.(2023呼和浩特)如图所示,盛水的薄壁容器静置在水平桌面上。容器重为0.9N,底面积为,容器中水重为6N,水面距容器底的距离为0.08m。现将物体A放入水中,静止时容器中的水未溢出。已知物体A的质量为0.09kg,体积为,()。求:
(1)物体A未放入水中时,水对容器底的压强;
(2)物体A在水中静止时,容器对桌面的压强;
(3)物体A在水中静止时,受到浮力的大小。
2.(2024长沙)有一个质量为4 kg,底面积为的足够高的薄壁柱形容器放在水平地面上,g取10N/kg。
(1)容器受到的重力是多大?
(2)容器对水平地面的压强是多大?
(3)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。当水深为时,取出其中一个物体,水面下降2cm。当水深为时,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,)
类型4 入水、出水类
1.(2024威海)某打捞船利用“潜水钟”模拟打捞作业。潜水钟内部配备自动充气装置,使其始终充满空气,水无法进入,以此保证工作人员的安全,潜水钟上方放置两个配重和两个气囊,将人员送入水下,如图甲所示;工作人员到达水底后清理被打捞物体周围的泥沙,并将物体用钢丝绳挂在潜水钟内部;然后扔掉全部配重,并将气囊均充满空气,潜水钟、工作人员及物体一起被打捞船竖直向上匀速提升,如图乙所示。
已知:工作人员质量为60 kg,潜水钟质量为140 kg、体积为,每个气囊充满空气后体积均变为,每个配重质量为1000 kg,被打捞物体质量为5000 kg、体积为。当潜水钟下表面触碰到水底时(未与水底紧密接触),潜水钟内气压计示数为,外界大气压强为。(,g取10N/kg,不计气囊质量及潜水钟内空气的质量,不计水的阻力)
请解答下列问题:
(1)潜水钟在水底时受到的浮力为多少?
(2)当潜水钟下表面触碰到水底时,下表面所处水的深度为多少?
(3)水下匀速提升潜水钟时,打捞船需要施加多大的拉力?
2.(2024广元)如图甲,一个底面积为的薄壁圆柱形容器中盛有深度为40cm的水。电动机吊着一个底面积为的圆柱形金属块,从金属块底面距水面20cm高处开始竖直下降,然后进入水中,最后静止在容器底部,金属块运动过程中始终做匀速直线运动,水未溢出。整个过程中,电动机对金属块拉力的功率P与金属块运动时间t的关系如图乙。g取10N/kg,水的密度为,金属块下降过程中受到的阻力和绳子自重不计。求:
(1)金属块下降的速度大小;
(2)金属块浸没在水中时,受到的浮力大小;
(3)金属块静止在容器底部时,上表面受到水的压力大小。
3.(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。
(1)当力传感器的示数时,求正方体受到的浮力;
(2)求升降台匀速上升的速度;
(3)当时,力传感器的示数,求正方体的密度。
类型5 注水、排水类
1.(2024滨州改编)如图甲所示,质地均匀的长方体物体,质量为1kg,底面积为1×10-2m2,竖直放入水平桌面上的薄壁圆柱形容器(筒壁厚度不计)内(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg),求:
(1)物体对容器底部的压强。
(2)向容器内注入2cm深的水,物体不会倾斜,也没有浮起,如图乙所示,求水对容器底部的压强。
(3)现不断往容器内注水,当注水深度为物体高度的一半时,物体对容器底部的压力刚好为0,如图丙所示,求物体的密度。
(4)在容器内继续注入适量的水,物体静止时如图丁所示,将露出水面的部分切去,待剩余部分再次静止后,请推理说明水对容器底部压强的变化量Δp水与容器对桌面压强的变化量Δp桌的大小有何关系。
2.(2024宿迁)科技创新助力中国发展,中国桥梁建设领先世界。小明对桥梁建造产生浓厚的兴趣,想探究桥墩对河底压力与水深度的关系。他找来底面积为的圆柱体,放于水平地面的压力传感器上,如图甲所示,示数为100N。考虑不方便测量圆柱体对河底的压力,于是将圆柱体挂在拉力传感器下方,缓慢向下放至刚好与容器底部接触,如图乙所示。向容器内加水,记录传感器示数和水的深度,并画出如图丙所示的图像。(,)求:
(1)圆柱体的质量;
(2)圆柱体的密度;
(3)取走拉力传感器,圆柱体浸没于水中时对杯底的压强。
3.(2025青岛)小明为了自家花园用水方便,设计了一个自动储水水箱,其模型如图所示。底面积为,高为的浮体A(不吸水)通过一轻质细杆与力传感器相连,浮体A的底面与水箱底的距离为0.1m,柱形薄壁水箱的底面积为。当水箱内水位低于最低水位线a时,注水系统自动往水箱内注水;当水位到达0.6m时,轻质细杆对力传感器的作用力恰好为0;当水位到达最高水位线b时,注水系统停止注水。当水位位于a、b水位线时,轻质细杆对力传感器的作用力大小均为。(,)求:
(1)浮体A的重力;
(2)当水位位于最低水位线a时,水对浮体A底面的压强;
(3)当水位位于最高水位线b时,水箱内水的质量。
4.(2025潍坊)如图甲所示,柱形容器的质量,底面积,静置于水平桌面,其底部放置边长的正方体物块。向容器中慢慢注入水,当水的深度时,物块与容器之间恰好无弹力,取,水的密度。
(1)求水的深度时,物块受到的浮力;
(2)求物块的密度;
(3)求水的深度时,容器对桌面的压强;
(4)若注水前,将物块用轻质弹簧悬挂,使物块与容器之间恰好无弹力,如图乙所示。已知该弹簧弹力大小跟其伸长量(或压缩量)之间的关系如图丙所示,向容器中慢慢注入水,直到水面与物块上表面平齐,求水面与物块上表面平齐时水的深度。
参考答案
类型1 漂浮、悬浮、触底类
1.解:(1) 福建舰满载时排开水的质量为,
由 可得,福建舰满载时排开水的体积为;
福建舰受到的浮力为F浮=G排=m排g=8.8×107kg×10N/kg=8.8×108N;
(2)舰载机起飞后,航母减少的浮力等于舰载机的重力,即舰载机的重力为。
2.解:(1)①深潜器在一万米深处受到海水的压强为;
②若其载人舱舱盖面积为0.3m2,根据可知,此深度它受到海水的压力为;
(2)①当深潜器总质量为20t时恰好能悬停于某一深度作业,说明深潜器悬浮,此时它受的浮力为;
②“奋斗者”号需要上浮时,可以通过断电使电磁铁失去磁性,抛掉吸附的铁块,改变自身重力,使浮力大于重力实现上浮。
3.解:(1)空鱼缸对水平桌面的压强;
(2)放入假山石前,水对鱼缸底的压强;
(3)浸没在水中的假山石受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×3.0×10-3m3=
30N。
4.解:(1)探空仪的重力;
(2)探空仪对水平桌面的压力;
探空仪对水平桌面的压强;
(3)气球悬浮;
①
氦气球受到浮力②
由①和②得到悬浮时氦气球的体积。
5.解:(1)冰块的质量为;
则冰块的重力;
(2)冰的密度小于水的密度,根据物体的浮沉条件,冰块静止时漂浮,则冰块所受的浮力;
(3)冰块静止时漂浮,浮力等于重力,则有,可得水下体积为;
则露出水面的体积为;
则冰块露出水面的体积与水下体积之比;
(4)冰块未熔化时排开水的体积为;
冰块熔化后质量不变,得到的水的体积为;
故最终液面不升也不降。
6.(1)玻璃杯底面所受水的压强为;
玻璃杯底面所受水的压力;
(2)玻璃杯和铁块漂浮在水中,受到了浮力和重力,则玻璃杯和铁块总重力为
;
则总质量为;
铁块的质量;
(3)如图乙所示,将空玻璃杯放入待测液体中,静止时浸入液体中的深度为2cm,则排开液体的体积为;
将空玻璃杯放入待测液体中,此时处于漂浮,故物体所受的重力等于浮力,也等于排开液体所受的重力,即可得;
经整理可知;
待测液体的密度为。
7.解:(1)图甲中木塞上表面所处的深度为;
则图甲中水对木塞上表面的压强;
(2)如图乙,当B中水深25cm时,木塞上表面受到水的压力为;
水对木塞下表面的压强;
则木塞下表面受到水的压力为;
则木塞受到的浮力;
(3)木塞漂浮在水面上时,受到的浮力为;
则此时木塞排开水的体积。
8.解:(1)密度计在水中漂浮,则所受浮力;
(2)密度计在水中和饮料中均漂浮,浮力等于重力,重力不变,则浮力不变,设密度计横截面积为,根据则有;
解得饮料密度;
(3)甲中密度计排水体积为;
则塑料管横截面积为;
甲丙中密度计均漂浮,浮力等于重力,则,则丙中加入的饮料重力为;
则加入的饮料体积为;
加入的饮料和配重总体积为;
则配重体积为;
丁中配重和塑料管整体漂浮,则浮力为0.05N,则排开饮料的总体积为;
则塑料管排开饮料的体积为;
则塑料管浸入的深度为则此时塑料管底部受到的液体压强。
类型2 拉拽、按压、叠放类
1.解:(1)由称重法可得,石块完全浸没在水中受到的浮力为;
此时石块排开水的体积与石块的体积大小相等,可得石块的体积为;
(2)已知石块的重力为2.5N,则石块的密度为。
2.解:(1)根据题意可知,水对物块下表面的压强为;
(2)物块排开水的体积;
物块受到的浮力为;
(3)水的体积;
水的质量;
水的重力为;
物块处于平衡状态,竖直方向上三力平衡,即有;
所以;
容器底部对水平地面的压力为;
容器底部对水平地面的压强。
3.解:(1)泡沫板质量不计,则该游客体验时,泡沫板对叶片的压力F=G=mg=28kg×10N/kg=280N,
泡沫板对叶片的压强p200Pa;
(2)叶片底面积为1.4m2,其浸入水中的最大安全深度为5cm,
则叶片排开水的最大体积V排大=Sh浸大=1.4m2×0.05m=0.07m3,
叶片受到的最大浮力为F浮大=ρ水gV排大=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.07m3=700N,
因叶片及泡沫板的重力不计,
则根据漂浮条件可知,叶片所能承载的最大重力G大=F浮大=700N。
4.解:(1)容器底部受到的压强;
(2)A处于漂浮状态,A受到的浮力;
A排开水的体积;
A漂浮时浸入水中的深度;
(3)A、B悬浮时,排开的体积为;
AB受到的浮力;
由于悬浮时,浮力等于重力,则B受到的重力;
B开始运动时,A上表面与B下表面重合,距容器底距离;
A、B刚好浸没时,液面上升的高度;
B刚好浸没时,下表面距容器底的距离;
B开始运动到刚好浸没时运动的距离;
B的重力做功。
5.解:(1)已知金属块A上表面距离水面50cm,即;
由可得,金属块A上表面受到的水的压强为;
(2)由题意知,小船装有18N沙石时,处于漂浮状态,小船的质量忽略不计,细绳的质量和体积忽略不计,则小船此时受到得浮力为;
由得,船排开水的体积为;
当沙石清除后,小船有体积露出水面,此时小船排开水的体积为;
根据得,此时船受到得浮力为;
由图乙可知, A完全浸没在水中,根据可得,金属A受到的浮力为;
金属块A被拉出淤泥静止在水中,则此时小船受到的浮力和金属球受到的浮力等于金属A的重力,则;
由得,金属球A得质量为;
根据密度公式可得,金属球A得密度为。
6.解:(1)根据可得,汲卤筒实心部分的体积为;
(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大小为;
(3)汲卤筒的重力为;
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力为压力,故有;
所以竹条对它所施加力的大小为;
方向与重力方向相同,为竖直向下;
(4)盐卤水对阀门的压强为;
根据可得,盐卤水对阀门的压力为;
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;
所以将阀门刚好顶开的力最少为。
类型3 状态未知类
1.解:(1)物体A未放入水中时,水对容器底的压强为;
(2)物体A的重力为;
物体A在水中静止时,容器对桌面的压力为;
容器对桌面的压强为;
(3)物体A的密度为;
小于水的密度,物体A在水中静止时,处于漂浮状态,则它受到的浮力为。
2.解:(1)容器的重力;
(2)容器对水平地面的压力;
容器对水平地面的压强;
(3)由题意及图像可知,A、B浸没或漂浮时均有;
注水体积由的过程中……①
注水体积由的过程中……②
注水体积由的过程中……③
联立①②③解得;
由此可知正方体A边长,取出其中一个物体时
;
①若,则A、B浸没,由可知取出的物体为A,为A的高度,,水对容器底部的压强;
②若,则A、B漂浮,由可知取出的物体为B由图可知A浸入水中的深度为,B浸入水中的深度为,由于;
解得;
水对容器底部的压强。
类型4 入水、出水类
1.解:(1)潜水钟在水底时受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×2m3=2×104N;
(2)当潜水钟下表面触碰到水底时(未与水底紧密接触),潜水钟内气压计示数为,外界大气压强为,下表面受到液体的压强p=2.0×105Pa-1.0×105Pa=1.0×105Pa;
下表面所处水的深度为;
(3)水下匀速提升潜水钟时,总重力G总=m总g=(60kg+140kg+5000kg)×10N/kg=5.2×104N;
总浮力F浮总=ρ水gV排总=1×103kg/m3×10N/kg×(2m3+2×1m3)=4×104N;
打捞船需要施加拉力F拉= G总- F浮总=5.2×104N-4×104N=12000N。
2.解:(1)由乙图可知,金属块从开始下降,到下表面接触水面所用时间为1s,路程为20cm=0.2m,则金属块下降的速度;
(2)金属块从开始下降,到下表面接触水面,电动机对金属块的拉力等于金属块重力,则金属块重力;
由乙图可知,金属块浸没在水中时,电动机功率为5W,对金属块拉力;
金属块浸没在水中时,受到的浮力;
(3)金属块浸没在水中时,物体体积等于排开水的体积;
水面上升高度;
金属块高度;
上表面到水面的距离;
上表面受到水的压强;
上表面受到水的压力。
3.解:(1)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,即;
由图乙可知,小桶的重力;
当时,排开水的重力;
所以正方体E受到的浮力;
(2)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;
正方体E完全浸没时排开水的重力;
根据,可得正方体E的体积;
所以正方体E的边长;
升降台匀速上升的速度;
(3)当时,正方体E已经完全浸没在水中,此时力传感器A的示数。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;
正方体E的质量;
正方体E的密度;
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;
正方体E的质量;
正方体E的密度;
故正方体的密度为或。
类型5 注水、排水类
1.解:(1)无水时,物体对容器底的压力等于其重力,即F=G=mg=1kg×10N/kg=10N;
压强;
(2)水深度为2cm即 0.02m,根据p=ρgh得水对容器底部的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa;
(3)当水深为物体高度一半时,压力为0,则此时浮力等于重力。根据阿基米德原理,所受浮力为;
而物体重力为G物=m物g=ρ物V物g;
根据二力平衡,浮力等于重力,得到;
故;
(4)将物体露出水面部分切去,切去其中一半,即切去质量为m=0.5kg。假设容器底面积为S,则容器对桌面压强的变化量;
当物体切去一半后,剩下的一半仍漂浮,故排开液体质量与剩余物体质量相等,均为0.5kg,即排开液体质量也为m=0.5kg;排开液体变化量Δm=0.5kg;则有;
水面高度变化量;
则水对容器底部压强的变化量;
因此Δp水=Δp桌。
2.解:(1)依题意得,圆柱体的重力为100N,由得,圆柱体的质量;
(2)由图丙得,圆柱体的高度为0.2m,圆柱体的体积为;
圆柱体的密度;
(3)圆柱体浸没在水中,排开水的体积为;
圆柱体受到的浮力为;
圆柱体对容器底的压力;
此时圆柱体对杯底的压强。
3.解:(1)当水位到达0.6m时,轻质细杆对力传感器的作用力恰好为0,此时浮体A受到的重力和浮力大小相等、方向相反,是一对平衡力;此时浮体A排开水的体积;
浮体A受到的浮力;
浮体A的重力;
(2)当水位位于a水位线时,轻质细杆对力传感器的作用力大小为,此时浮体A的浮力小于重力,轻质细杆受到浮体A向下的拉力,大小为40N,浮体A受到的浮力;
浮体A受到的浮力等于浮体上下底面受的压力差,浮体A上底面在水面上,上底面受的压力为0,因此水对浮体A底面的压力为;
水对浮体A底面的压强;
(3)当水位位于最高水位线b时,轻质细杆对力传感器的作用力大小40N,此时浮体A的浮力大于重力,轻质细杆受到浮体A向上的压力,大小为40N,浮体A受到的浮力;
浮体A浸入液体的体积;
浮体A浸入液体的长度;
水箱内水的深度;
水箱内水的体积;
水箱内水的质量。
4.解:(1)物块排开水的体积;
根据阿基米德原理,可得物块受到的浮力;
(2)当时,物块与容器无弹力,物块漂浮,,由G=mg得物块质量;
物块体积;
物块的密度;
(3)水的体积;
水的质量;
容器对桌面压力;
容器对桌面的压强;
(4)未加水前弹簧拉力等于方块重力,为8 N,可从图丙读出其伸长量为;
当水面与物块上表面平齐时,物块排开水体积;
物块受到的浮力;
弹簧弹力;
此时弹力方向向下,由图丙知时,弹簧压缩量;
物块边长,所以水面与物块上表面平齐时水的深度。
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