加练5 浮力，压强综合计算-【一战成名新中考·乾坤卷】2025广西中考原创压轴卷（全学科）

加练5浮力、压强综合计算 考情概述浮力、压强综合计算题广西、北部湾近5年均在综合应用题压轴考查，2023年统考以来均考 查了注水模型的综合应用题，2024年涉及分段计算并绘制图像，对学生的思维能力要求更高. 方法指导注水模型 1.无外力作用时 P物<P液 P物>P液 示意图 - b d 液体体积V增大→V#增大→F淳增大 液体体积V增大→V#排增大→F浮增大 浮力变化 当G特=F浮=P液gV(h液=h物）时，F浮不再 当G排=F浮=G物时，F浮不再变化 物 变化 理 →b:G排=F浮<G物，物体保持不动， 物体始终保持不动 过程分析 △V注 △V注 △h= 及液面高 S家-S物 d→e:h液≤h,△h= S容-S浙 度变化 V注 b→C:G推=F浮=G物，物体上浮，△h= V注 e→f:h液>hw,△h= S S容 2.有外力作用时的特殊时刻状态分析：（下拉模型） ①物体刚好漂浮、细绳刚好被拉直，所受力及其关系为F浮=G物· ②物体刚好被浸没、浸没后继续加水，所受力及其关系为F浮=G物+F拉· 1.小明同学在学习浮力相关知识后，制作了一台“浮力秤”，用来称量物体的质量.如图所示，浮 力称由浮体和外简组成，浮体包括秤盘和秤盘下的圆柱体，总质量m。为600g,圆柱体高h。为 15cm、底面积S。为200cm2;外简是高ho、底面积S为250cm2的圆柱容器，外简壁厚度可忽略 不计.使用前，先将浮体放入容器中，缓慢加入750cm3的水，再放上待测物体，当浮体静止后， 根据浮体没入水面的深度，就可以计算出待测物体的质量.已知水的密度为P水=1.0g/cm,g 取10N/kg,浮体始终竖直且未与外简壁接触.求： (1)该“浮力秤”能称量的最大质量； (2)缓慢加水的过程中，浮力对浮体做的功； (3)正常称量范围内称量，浮体静止时水对外简底部压强p与待测质量m的关系表达式.（关 系式中只含有p、m) 秤盘 第1题图 28 乾卷加练·广西 2.小明想通过学习的物理知识解决全家人夏季淋浴问题，他利用一个圆柱形金属桶、一个拉力传 感器、一个圆柱体和细绳制作了一个太阳能淋浴器自动注水装置.初步模型设计如图甲所示， 其中圆柱体通过细绳与拉力传感器相连，当圆柱体下端刚好离开水面时，此时金属桶内水的总 体积为1200cm,拉力传感器的示数为30N,拉力传感器中的开关闭合，通过水泵从进水口向 桶内注水：当拉力传感器的示数为17N时（圆柱体未浸没），拉力传感器中的开关断开停止注 水.拉力传感器的拉力F和水对金属桶底部压强p关系如图乙所示.又知：金属桶的底面积为 600cm2,圆柱体底面积为100cm2,水的密度p*=1.0x103kg/m3,g取10N/kg.求：（计算储水 量时细绳质量与体积忽略不计) (1)当圆柱体下端刚好离开水面时，水对金属桶底部的压强： (2)停止注水时，水对金属桶底部的压强： (3)在水泵向金属桶内注水过程中，推导出拉力传感器的拉力F和金属桶中水的总体积V的 关系式 拉力传感器 9ao子 进 水 水 ↑FaN 物 口 口 30 理 17 体 出 水 口 p/Pa 第2题图 乾卷加练·广西 29 3.如图甲所示的薄壁容器放置在水平桌面上，容器的上半部分和下半部分的横截面积分别为 150cm2和250cm2,上半部分足够高，下半部分高为12cm.在容器内放一个底面积为100cm2, 质量为500g的正方体木块A,木块A底部中心通过一段轻质细线与容器底部相连.现慢慢往 容器中加入某种液体，容器内液体体积V和木块A底部所受液体压强的关系如图乙所示.求： (g取10N/kg,轻质细线体积忽略不计) (1)未加液体时木块A对容器底部的压强； (2)液体的密度； (3)当木块A刚浸没时，液体对容器底部的压强 p/Pa 2p 12 cm 07503350380071cm 甲 第3题图 理 30 乾卷加练·广西 4.如图甲所示，一个体积忽略不计、底面积为100cm2的圆柱形空杯子，通过一根轻质细杆固定并 悬空于一足够高的圆柱形容器中，容器底面积为200℃m2.现通过容器边缘往容器中缓慢注水，细 杆对杯子的作用力F与注水质量m的关系如图乙所示.(g取10N/kg,P*=1×103kg/m3)求： (1)杯子的质量： (2)杯子的高度； (3)当细杆的作用力为5N时，取走细杆，待液面重新稳定后，水对容器底部的压强 ttilill∠ ↑F/N A B 777777777777 m/ka 甲 第4题图 图像解读 ①AB段：A点，未加水时，杯子受重力、杆对它的拉力，保持静止，由图乙知，F=6N,则杯子 物 的重力G标= N;开始加水，液面上升，拉力F不变，说明液面未到达杯底； 理 ②BC段：继续加水，液面上升，杆对杯子的拉力减小，说明B点时水面到达杯底；BC段杯 子所受浮力 (填变化情况)，对杯子进行受力分析可知，F方向 .C点，杆 对杯子的作用力变为0，杯子刚好 ,此时杯子所受浮力为 N; ③CD段：继续加水，杯子所受浮力 (填变化情况)，杆对杯子的力 (填变 化情况)，对杯子进行受力分析可知，杆对杯子的力方向 ④DE段：F变小，说明D点水面刚好与杯口齐平，继续加水，则水开始进入杯子，杯子所受 浮力 (填变化情况)，杆对杯子的力变小，对杯子进行受力分析可知，杆对杯子的 力方向 .E点，杆对杯子的力变为0，此时杯中水的重力为 N; ⑤EF段：继续加水，杆对杯子的力变大，方向 ,F点，杯中水满。 乾卷加练·广西 3118V ER,+R,102+3000.45A: I= (2)由图乙可知，握力越大，R,接入电路的电阻越小，由欧姆 定律可知电路中的电流越大，因为电流表的量程为0~0.6A, 所以，在电路安全情况下，电路中的最大电流为0.6A,由欧 姆定律可知，此时电路中的总电值 U 18V -年06A-0n, 由串联电路的电阻特点可知，R,接入电路的阻值R,'=R小 R1=302-102=202,则测量最大握力时，R,消耗的电功率 P2=1女2R2'=(0.6A)2×202=7.2W: (3)由题意可知，电路中的最大电流一定，由欧姆定律可知， 电源电压一定时，电路中的最小总电阻一定，由图乙可知，握 力越大，R,接入电路的电阻越小，由串联电路的电阻特点可 知，此时应将R,与R,串联，则R,接入电路的最小电阻R =R小-R-R=302-102-102=102,由图乙可知，此时握 力为200N,因此改进后握力计测量握力的范围为0~200N. 物 3.解：(1)由图可知，开关S,接2、3时，R与R,并联，电压一 理 定，总电阻较小根据P可知，总功率较大，为加热挡，开 关S,接1时，电路为R1的简单电路，电阻较大，总功率较小， 为保温挡，恒温箱处于“保温”挡时，电路中的电流 _P保温-110W」 1a=0-220V=0.5A: (2)因为恒温箱由保温挡切换到“加热”挡后，R,两端的电压 不变，电阻不变，电功率不变，所以P1=P温=110W,R2的电 功率P2=P加热-P1=550W-110W=440W, U2(220V)2 因为并联电路电压相等，所以，=，440W10: (3)“加热”挡加热130s所消耗的电能 W=P加热t=550W×130s=7.15×10J, 空气吸收的热量Q=nW=80%×7.15×104J=5.72×10J, 空气升高的温度 AlOn 5.72×104J =22℃， cm1.0×103J/(kg·℃)×2.6kg 恒温箱的恒温温度t=t。+△t=20℃+22℃=42℃ 4.解：(1)由图甲可知，工作电路中，两灯泡并联，当工作电路中 的电灯正常发光时，工作电路中的总电流 1=P_44W+4 220V =0.4A (2)由题知，当控制电路电流1≤0.1A时，衔铁被释放而接 酒工作电路，电路接通的瞬同，控制电路总电阻：号： 0.1A600,控制电路中R与R,串联，则光敏电阻R=Re R。=602-102=502,由图乙知，对应的光照强度为0.31x (3)由图乙可知，光照强度等于0.41x时，R'=402,工作电 路恰好启动时，控制电路中的启动电流不变，根据串联电路 的电阻规律得，电路总电阻 10 乾卷加练答案及 R急'=R+R'=102+402=502, 由欧姆定律可得，电源电压U"='R点'=0.1A×502=5V. 加练5浮力、压强综合计算 1.解：(1)浮体和秤盘的总重力 G=mog=600×103kg×10N/kg=6N, 由题意可知，“浮力秤”工作时，浮体需漂浮在水中，有「￥ G。+G物·则当浮力最大时，待测物体的重力最大，即待测物体 的质量最大.当浮体底部与外简底部刚接触但未挤压时，此 时浮体排开水的体积最大，浮力最大.此时圆柱体上沿与外 筒上沿相平，故排开水的体积 V排=V▣注体=Sh,=200cm'×15cm=3000cm3=3×103m3, 最大浮力 F￥=p水gV排=1.0x103kg/m3×10N/kg×3×103m3=30N, 待测物体的最大重力G物=F￥-G=30N-6N=24N, 该“浮力秤”能称量的最大质量 C物=24N=2.4kg=2400g: m物=g10N/kg (2)在加水过程中，当浮体还未浮起前，浮力不做功，浮体浮 起后，浮体受到的浮力F￥'=G。=6N,此时，排开液体的体积 6N V排'= 6×104m3=600cm3, 水g1.0x103kg/m3×10N/kg 浮体浸人水中的深度='排_600cm =3cm, S。200cm2 此时水深h* V标'+Vk_600cm'+750cm-5.4cm, 250cm 缓慢加水的过程中，浮体向上浮起的距离 △h=hk-h=5.4cm-3cm=2.4cm=0.024m, 缓慢加水的过程中，浮力对浮体做的功 W=F￥'△h=6N×0.024m=0.144J: (3)外简底面积S=250cm2=0.025m2,加入的水的质量 m*=p水V*=1.0g/cm'×750cm3=750g=0.75kg, 加入的水的重力G水=m*g=0.75kg×10N/kg=7.5N, 正常称量范围内称量，浮体静止时水对外简底部压强P与待 测质量m关系表达式为 :F_G,+G*+mg-6N+7.5N+mx10N/kg=540+ P=S S 0.025m 400m(Pa). 2.解：(1)当圆柱体下端刚好离开水面时，金属桶水的总体积为 V。,此时金属桶内水的高度 V。_1200cm h,FS话600cm =2cm, 此时水对金属桶底部压强p=pgh,=1.0×103kg/m3× 10N/kg×2×10m=200Pa: (2)当圆柱体下端刚好离开水面时，不受浮力，传感器示数等 于圆柱体的重力，即G=F,=30N:当拉力传感器的示数F, 17N时，停止注水，此时圆柱体受到的浮力 F￥=G-F2=30N-17N=13N,排开水的体积 F冷二 13N V排= =1.3×10-3m3, P*g 1.0x10'kg/m2x10 N/kg 圆柱体浸入水中的深度▣= V排-1.3×103m3 S▣100×10-4m2 13cm, 此时金属桶中水面的高度h'=h,+h面=2cm+13cm=l5cm, 此时水对金属桶底部的压强p'=P水gh'=1.0×10kgm3× 10N/kg×15×102m=1500Pa; 解析·广西 (3)圆柱体下端刚好离开水面时，此时水的体积为V。,水泵向 金属桶内注水的过程中，金属桶中水的总体积为V,则圆柱体 浸入的深度h爱人= V-Vo 情S▣ V-Vo 圆柱体排开液体的体积V'排=S面h浸人=S西× 栝-S图 V-V 此时圆柱体所受的浮力F￥=P水gV排'=P水gS▣ S插-S▣ V-6)=30N-1.0x 拉力传感器的拉力F=G-f=Gp*国X(3一S V-1200x106m3 103kg/m3×10N/kg×100×10m2×( 600×104m2-100x104m2 化简可得F=32.4-2×103×V(N)(V≥1.2×10-3m). 3.解：(1)木块A的质量m术=500g=0.5kg,木块A的重力 G木=m*g=0.5kgX10N/kg=5N,木块A对容器底部的压力 F压=G木=5N,木块A对容器底部的压强 f5N *100x104m-500Pa: p= (2)加入液体后，木块A受到浮力作用，由图乙分析可知，当 V1=750cm3时，木块刚好漂浮，木块受到的浮力等于木块的 重力，设木块刚好漂浮时，容器中液面高度为1，S容为容器 下半部分的底面积，液体的体积V,=(S容-S*)h1,即 V 750cm 250 cm-100 cm=5 cm. 木块排开液体的体积 V排=S*h1=100×104m2×5×102m=5×104m3, 根据F￥=G木=P液gV排，可得液体的密度 G木 5N P10 N/kgx5x10m=1.0x10'kg/m'; (3)由图乙分析，木块由于细线的作用，当木块刚浸没时： V,=3800cm3,容器下半部分的容积 V下=S字h下=250cm×12cm=3000cm3<V2=3800cm3,则液 体会升到上半部分容器。 因为正方体木块A的底面积为100cm2,则木块A的边长为 10cm,其体积V*=(10cm)3=1000cm3,木块完全浸没在液 体时，那么上半部分容器内液面的高度 ,+V*-F.3800cm2+100cm2'-3000cm-=12cm, h上= 150cm 所以此时容器液体的深度 h总=h下+h上=12cm+12cm=24cm=0.24m, 液体对容器底的压强 P底=Paghe=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.24m=2.4×103Pa. 4.【图像解读】①6②变大竖直向上漂浮6③变大 变大竖直向下④不变竖直向下4⑤竖直向上 解：(1)分析图像可知，开始加水时，杯子没有浸入水中，则杯 子不受浮力，杆对杯子的拉力等于杯子的重力，即G标=F,=6N: 根据C=mg知，杯子的质量m-g10Vkg G杯6N 0.6kg: (2)由图乙可知，根据图中C点弹力为0时杯子恰好漂浮，继 续加水，杆产生向下的压力，当细杆对杯子向下的弹力为4N 时（图中D点），杯子全部浸没在水中，此时杯子受到的浮力 F￥=G标+F2=6N+4N=10N;杯子的体积V=V排 F￥ P水g 10N 1×103kg/m3×10N/kg 1x103m:则杯子的高度标S标 乾卷加练答乳 1×10-3m 0.01m =0.1m (3)由图乙可知，水面到达杯子底部时，水的质量为1kg,根 据密度公式知，水的体积km本：g一=1x10m: P水1×103kg/m _Vk-1x103m-0.05m 杯底到容器底的深度h*Sg0.02m 当细杆的作用力为5N时，分两种情况，第一种是杯子中没 有水，第二种是杯子中有水.在第一种情况中，当细杆的竖直 向上的拉力为5N时，此时杯子受到的浮力 F￥'=G标-F3=6N-5N=1N: 此时杯子排开水的体积 F二 IN Vp味g1x10kg/mx10Nkg 1×104m3: 此时杯子浸在水中的深度h, _V排1_1x104m3 =0.01m: S杯0.01m2 此时容器底受到水的压强 p=p东g(h1+hk)=1×103kg/m3×10N/kg×(0.01m+0.05m) =600Pa: 水对容器底的压力F=pS容=600Pa×0.02m2=12N; 物 取走细杆，没有了拉力，经分析，待液面重新稳定后，杯子受 理 到的浮力增大，此时杯子的重力小于全部浸没时受到的浮 力，所以杯子漂浮在水面，此时水对容器底的压力F玉=F+F3 =12N+5N=17N:此时水对容器底的压强P,S0.02m F压17N =850Pa; 第二种情况，结合图像可知细杆的作用力为5N时，杯子和 内部水的总重力大于杯子受到的浮力，所以细杆对杯子有向 上的拉力F,设此时杯中水的重力为G,根据杯子受力平衡 可得F3+F￥=G标+G1, 则此时杯中水的重力G=F+F￥-G标=5N+10N-6N=9N, G9 N 杯中水的质量m-g10/g 0.9kg: 此时杯子与杯中水的总重力 Ga=G1+G标=9N+6N=15N>F￥： 所以取走细杆后，杯子将沉底，此时容器中水的总质量 m包=m*+m1+p水(S容-S标)h标=1kg+0.9kg+1×103kg/m3× (0.02m2-0.01m2)×0.1m=2.9kg, 容器中水的体积V。= m总2.9kg =2.9×103m3: P*1×103kg/m V总2.9×103m3 容器中水的深度h-5g0.02m =0.145m: 此时水对容器底的压强P2=P*gh=1×103kg/m3×10N/kg× 0.145m=1450Pa 所以水对容器底部的压强850Pa或1450Pa. 加练6热点素材全角度猜押练 (一）航天科技 1.C2.电磁波具有3C4.半导体电 (二)交通运输 1.D2.得到导体3.BC （三)传统文化及地方民俗 1.增大无规则运动2.费力力的作用是相互的 3.乙运动员地面4.音色响度 5.惯性运动状态6.热传递168 及解析·广西 11