2024中考物理备考专题 题型六 压强、浮力综合计算题(课件)

这是一份2024中考物理备考专题 题型六 压强、浮力综合计算题(课件)，共31页。PPT课件主要包含了2木块的密度等内容，欢迎下载使用。
1. (2023鄂州)如图所示，放置在水平桌面上的柱形容器中装有适量的水，把质量为300 g的木块浸入水中，木块静止时有 的体积露出水面，此时容器中水的深度为20 cm.已知容器底面积为300 cm2，容器重3 N．g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3.求：(1)木块受到的浮力；
解：(1)漂浮时木块受到的浮力F浮＝G木＝m木g＝300×10－3 kg×10 N/kg＝3 N
(3)容器对桌面的压强
(3)容器中水的体积V水＝300×10－4 m2×20×10－2 m－3×10－4 m3＝5.7×10－3 m3容器中水的质量m水＝ρ水V水＝1.0×103 kg/m3×5.7×10－3 m3＝5.7 kg容器中水的重力G水＝ m水g＝5.7 kg×10 N/kg＝57 N容器对桌面的压力F压＝ G木＋G水＋G容＝3 N＋57 N＋3 N＝63 N容器对桌面的压强p＝ ＝2 100 Pa
解题关键点该题的关键在于求出容器对桌面的压力，其压力等于木块、水和容器的总重力．
2. (2023达州改编)A、B两个圆柱形容器按如图所示的方式放置在水平地面上，容器的厚度忽略不计，A容器自重300 N，底面积为0.6 m2，装有深度为20cm的水，B容器底面积为0.8 m2.(g取10 N/kg，ρ水＝1×103 kg/m3)(1)求A容器中水的重力；
解：(1)A容器中水的体积V水＝Sh＝0.6 m2×0.2 m＝0.12 m3A容器中水的重力G水＝m水g＝ρ水V水g＝1×103 kg/m3×0.12 m3×10 N/kg＝1 200 N
解题关键点由A容器对B容器底部刚好无压力可得，A容器受到的浮力等于A容器和A容器中水的重力．
(2)从A容器中抽出质量为m的水倒入B容器，A容器对B容器底部刚好无压力，求m的值；
(2)抽出质量为m的水的体积VA抽＝抽出的水在B容器中的高度hB＝A容器排开水的体积V排＝SAhB＝A容器受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝ρ水g ＝3mg
因为A容器对B 容器底部刚好无压力，所以水产生的浮力等于A中剩余水的重力和容器重力之和即F浮＝300 N＋(1 200 N－mg)将F浮＝3mg带入可得，3mg＝300 N＋(1 200 N－mg)解得：m＝37.5 kg
(3)在(2)小题的基础上，向B容器另外加入80 kg的水(水不溢出)，当A容器静止时，求B容器中的水对其容器底部压强的变化量．
(3)向B容器另外加入80 kg的水，水面上升的高度Δh＝ ＝0.1 mB容器中的水对其容器底部压强的变化量Δp＝ρ水gΔh＝1×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m＝1 000 Pa
3. (2023云南)如图所示，将重为3 N、底面积为150 cm2装有水的薄壁(不计厚度)柱形溢水杯放置在水平的压力传感器上，此时压力传感器的示数为30 N．用轻质细线悬挂一重20 N、高15 cm、底面积为60 cm2不吸水的圆柱体．初始时圆柱体底部距水面的竖直高度为4 cm，现提住细线缓慢下移，使圆柱体逐渐浸入水中，当圆柱体下降7 cm时，水面达到溢水口．已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，求(1)圆柱体未浸入水中时，溢水杯对压力传感器的压强；
解：(1)由题意可知，溢水杯对压力传感器的压力F＝30 N，则溢水杯对压力传感器的压强p＝ ＝2×103 Pa
(2)圆柱体未浸入水中时，溢水杯中水的质量；
(2)由题意可知，溢水杯和水的总重力G总＝30 N溢水杯中水的重力G水＝G总－G杯＝30 N－3 N＝27 N由G＝mg可得，溢水杯中水的质量m水＝ ＝2.7 kg
(3)圆柱体刚好浸没时，细线对圆柱体的拉力；
(3)圆柱体刚好浸没水中时排开水的体积V排＝V＝Sh＝60 cm2×15 cm＝900 cm3＝9×10－4 m3圆柱体刚好浸没时受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×9×10－4 m3＝9 N细线对圆柱体的拉力F拉＝G圆柱体－F浮＝20 N－9 N＝11 N
(4)圆柱体从初始位置到刚好浸没，水对溢水杯底部压强的变化量．
解题关键点该题的关键在于求出水面高度的变化量，先计算出圆柱体浸入水中时排开水的体积V，再根据Δh＝ 计算水面高度的变化量．
4. 如图所示，柱形轻质薄壁容器A置于水平地面上，已知A的底面积为2×10－2 m2，不吸水的实心均匀正方体物块B的边长为0.1 m、质量为2 kg.(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)(1)求B的密度；
解：(1)B的质量mB＝2 kgB的体积VB＝(0.1 m)3＝1×10－3 m3B的密度ρB＝ ＝2×103 kg/m3
(2)将B平放在容器A内，并向容器A内注入质量为2 kg的水，求水对容器底部的压强；
(2)将B平放在容器A内，并向容器A内注入质量为2 kg的水2 kg水的体积V水＝ ＝2×10－3 m3假设水将物块B浸没，由于ρB>ρ水，所以B沉在水底，则水的深度h水＝ ＝0.15 m＞0.1 m所以水将物块B浸没，假设成立 则水对容器底部的压强p水＝ρ水gh水＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.15 m＝1 500 Pa
解题关键点该题的关键是判断物体B是否浸没在容器中．
(3)若向空容器A中直接倒入3 kg的水，再将一块体积为1×10－3 m3的不吸水的物体C浸在容器A的水中后(没有水溢出)，测得容器底部受到水的压强为1 800 Pa，求此时物体C所受的浮力．
(3)容器底部受到水的压强为1 800 Pa时，水的深度h＝ ＝0.18 m若向空容器A中直接倒入3 kg的水，水的体积V水′＝ ＝3×10－3 m3物体C和水的总体积V总＝VC＋V水′＝1×10－3 m3＋3×10－3 m3＝4×10－3 m3
若物体C全部浸入水中水的深度h′＝ ＝0.2 m由于h＜h′，所以物体C漂浮在水面上，则排开水的体积V排＝SAh－V水′＝2×10－2 m2×0.18 m－3×10－3 m3＝0.6×10－3 m3此时物体C受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.6×10－3 m3＝6 N
5. 小明用力传感器设计了如图甲所示的力学装置，竖直细杆B的下端通过力传感器固定在容器底部，它的上端与不吸水的实心正方体A相连，不计细杆B及连接处的质量和体积，力传感器可以显示细杆B的下端受到的作用力大小．现缓慢向容器中加水，当水深为13 cm时，正方体A刚好浸没，力传感器的示数F随水深变化的图像如图乙所示，水的密度为1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg.求：(1)正方体A的质量；
解：(1)由图乙可知，当h0＝0时，力传感器的示数F0＝6 N，此时正方体A对力传感器的压力大小等于自身的重力大小，即正方体A的重力
GA＝F0＝6 N由G＝mg可得，正方体A的质量mA＝ ＝0.6 kg
(2)当容器内水的深度为13 cm时，正方体A所受的拉力；
(2)分析图乙可知，当h1＝3 cm时，正方体A的下表面恰好与水面接触；当h2＝13 cm时，正方体A的上表面恰好与水面接触，即正方体A刚好浸没，所以正方体A的体积VA＝L3＝(h浸1)3＝(h2－h1)3＝(13 cm－3 cm)3＝103 cm3＝10－3 m3正方体A刚好浸没时排开水的体积V排＝VA＝10－3 m3
由F浮＝ρ液gV排可得，正方体A受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10－3 m3＝10 N 对正方体A进行受力分析，正方体A受到浮力、重力以及细杆B对其的拉力作用，受力平衡，所以正方体A所受的拉力F拉＝F浮－GA＝10 N－6 N＝4 N
(3)当容器内水的深度为4 cm时，力传感器的示数为F，继续向容器中加水，当力传感器的示数变为0.4F时，水对容器底的压强p可能为多大？
(3)由(2)知正方体A的边长L＝0.1 m当容器内水的深度为h3＝4 cm时正方体A浸入水中的深度h浸2＝h3－h1＝4 cm－3 cm＝1 cm＝0.01 m排开水的体积V排′＝L2h浸2＝(0.1 m)2×0.01 m＝1×10－4 m3
解题关键点该题的关键在于当继续向容器中加水时传感器受到的0.4F为压力还是拉力未定，需要分类讨论，然后计算出水的深度，进而计算出压强．
正方体A受到的浮力F浮1＝ρ水gV排′＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10－4 m3＝1 N 对正方体A进行受力分析，正方体A受到浮力、重力以及细杆B对其的支持力作用，受力平衡所以细杆B对正方体A的支持力F支＝GA－F浮1＝6 N－1 N＝5 N 根据力的作用的相互性可得，力传感器的示数即为支持力的大小，即F＝F支＝5 N继续向容器中加水，当力传感器的示数变为0.4F时，即F′＝0.4F＝0.4×5 N＝2 N，力传感器可能是受到拉力或者压力的作用
分类讨论：①当力传感器受到的是拉力此时正方体A受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力以及细杆B对其向下的拉力作用，处于平衡状态，因此A受到的浮力F浮2＝GA＋F′＝6 N＋2 N＝8 N由F浮＝ρ水gV排＝ρ水gSAh浸可得，此时正方体A浸入水中的深度h浸3＝ ＝0.08 m＝8 cm此时水的深度h4＝h1＋h浸3＝3 cm＋8 cm＝11 cm＝0.11 m
所以力传感器受到的是拉力时，水对容器底的压强p＝ρ水gh4＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.11 m＝1 100 Pa②当力传感器受到的是压力此时正方体A受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力以及细杆B对其向上的支持力作用，处于平衡状态，因此A受到的浮力F浮3＝GA－F′＝6 N－2 N＝4 N由F浮＝ρ水gV排＝ρ水gSAh浸可得，此时正方体A浸入水中的深度h浸4＝ ＝0.04 m＝4 cm
此时水的深度h5＝h1＋h浸4＝3 cm＋4 cm＝7 cm＝0.07 m所以当力传感器受到的是压力时，水对容器底的压强p′＝ρ水gh5＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.07 m＝700 Pa
6. (2023定心卷)如图甲所示的薄壁轻质容器放在水平桌面上，圆柱体A放在容器底部，其中容器上、下部分及物体A的高度均为10 cm，容器口的面积为90 cm2，缓慢向容器中加水直至加满，桌面受到的压强与加水质量的关系如图乙所示，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg.求：(1)容器下部的底面积；
解：(1)由图乙可知，未倒入水时，桌面受到的压强为200 Pa装入水的质量为1.7 kg时，桌面受到的压强为1 900 Pa由 可得，容器的底面积 ＝0.01 m2
(2)当加水400 g时，容器底部受到水的压强为600 Pa，当把圆柱体A向上提1 cm，容器底部受到水的压强为500 Pa，求圆柱体A的密度；
(2)未倒入水时，桌面受到的压强为200 Pa，由 可得，圆柱体A的重力GA＝FA＝p1S容＝200 Pa×0.01 m2＝2 N由G＝mg可得，圆柱体A的质量mA＝ ＝0.2 kg当未把圆柱体A向上提时，由p＝ρ液gh可得，水的深度h水1＝ ＝0.06 m当把圆柱体A向上提1 cm时，由p＝ρ液gh可得，水的深度h水2＝ ＝0.05 m
液面下降的高度Δh＝h水1－h水2＝0.06 m－0.05 m＝0.01 m根据液面变化关系可知，SAhA上升＝(S容－SA)Δh代入数据可得，圆柱体A的底面积SA＝5×10－3 m2圆柱体A的体积VA＝SAhA＝5×10－3 m2×0.1 m＝5×10－4 m3圆柱体A的密度ρA＝ ＝0.4×103 kg/m3
(3)将容器中的水倒出后，将圆柱体A放在容器底部，向容器中倒入200 cm3密度为ρ(g/cm3)的液体，待稳定后将圆柱体A拉出液体，此时液体对容器底部的压强变化量为Δp.求Δp与液体密度ρ的关系．
(3)当向容器中倒入200 cm3密度为ρ(g/cm3)的液体，假设圆柱体A恰好漂浮时，此时液体的深度h液＝ ＝4 cm此时F浮＝G物＝ρ液gV排，代入数据可得ρ＝ ＝1×103 kg/m3＝1 g/cm3
解题关键点由于液体的密度未定，需要根据液体的密度ρ和圆柱体的密度ρ圆柱体的关系分类讨论，根据h＝ 计算出Δh，根据Δp＝ρgΔh得出Δp和ρ的关系．
所以当ρ