中考物理總復習 技能訓練二 壓強、浮力的綜合計算 新人教版

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技能訓練二　壓強、浮力的綜合計算 壓強、浮力的綜合計算是力學計算中重要的組成部分，是初中物理中的難點之一，也是中考高頻考點之一。 一、計算浮力的方法 1．稱量法：F?。紾－F。(用彈簧測力計測浮力) 2．壓力差法：F?。紽向上－F向下。(用浮力產(chǎn)生的原因求浮力) 3．阿基米德原理法：F?。紾排或F浮＝ρ液 V排g。(知道物體排開液體的質量或體積時常用) 4．平衡法：F?。紾物。(適用于漂浮或懸浮狀態(tài)的物體) 二、計算浮力的基本思路 1．仔細審題，注意抓住隱含條件的關鍵詞，如浸入、浸沒、裝滿、未裝滿、溢出、未溢出、漂浮、懸浮、上浮、下沉等。 2．確定研究物體，并對物體進行受力分析(重力、浮力、拉力或壓力等)。 3．在受力分析的基礎上，列出關系式，漂浮或懸浮時F?。紾物；用線吊在液體中時：F?。紾－G示；被強制壓(按)入液體中時，F(xiàn)?。紾＋F(F為壓力或拉力)，若有幾個物體連接在一起，可以將它們視為一個整體進行研究。 4．把阿基米德原理公式或密度、重力的計算公式代入關系式，代入已知量解出未知量，這種思維方式不僅對較難題適用，對解較容易的浮力題也適用。 三、漂浮問題“五規(guī)律”(歷年中考頻率較高) 規(guī)律一：物體漂浮在液體中，所受的浮力等于它受到的重力。 規(guī)律二：同一物體漂浮在不同液體里，所受浮力相同。 規(guī)律三：同一物體漂浮在不同液體里，在密度大的液體里浸入的體積小。 規(guī)律四：漂浮物浸入液體的體積是它的總體積的幾分之幾，物體密度就是液體密度的幾分之幾。 規(guī)律五：將漂浮物體全部浸入液體里，需加的豎直向下的外力等于液體對物體增大的浮力。 1．(2016，泰安)如圖所示，燒杯的底面積是200 cm2，里面裝有一定量的水(如圖甲)，用彈簧測力計吊著未知物體，先將物體浸沒在水中(如圖乙)，水位升高到B處，示數(shù)是18 N；再將物體緩慢提出，使水位下降到AB的中點C處，示數(shù)是23 N(不計物體帶出的水)。g取10 N/kg。下列判斷中正確的是( C )(導學號　48622205) ①物體的質量是2.8 kg； ②物體的體積是110－3 m3； ③物體浸沒時受到的浮力是15 N； ④從乙到丙，水對燒杯底面的壓強減小了260 Pa。 A．只有①、②、④正確 B．只有①、②、③正確 C．只有①、②正確 D．只有③、④正確 2．(2016，重慶A)水平地面上有底面積為300 cm2、不計質量的薄壁柱形容器A，容器A內盛有一定量的水，水中有質量為400 g、邊長為10 cm、質量分布均勻的正方體物塊B，通過一根長10 cm的細線與容器底部相連，此時水面距容器底30 cm(如圖)，計算可得出( C )(導學號　48622206) A．繩子受到的拉力為14 N B．容器對水平地面的壓力是90 N C．剪斷繩子，待物塊靜止后水對容器底的壓強變化了200 Pa D．剪斷繩子，待物塊靜止后水平地 面受到的壓強變化了200 Pa 3．(2016，襄陽)如圖所示，一個底面積為2 m2的圓柱形容器，裝有適量的水。現(xiàn)將一個底面積為0.5 m2、體積為5 m3的物體A放入其中，物體A漂浮于水面上。當再給A物體施加一個豎直向下的大小不變的力F以后，A物體最終恰好浸沒于水中靜止，此時容器底部受到的壓強增大了1104 Pa。則：(導學號　48622207) (1)A物體浸沒水中靜止時容器底部所受到的壓力增大了多少？ (2)A浸沒于水中時受到的浮力為多少？ (3)A物體受到的重力為多少？(g取10 N/kg) (4)從A物體漂浮水面到浸沒水中靜止過程中力F做了多少功？ 解：(1)ΔF＝ΔpS＝1104 Pa2 m2＝2104 N　(2)F?。溅阉甮V排＝ρ水gVA＝1.0103 kg/m310 N/kg5 m3＝5104 N　(3)漂浮時容器底受到水的壓力F總＝G水＋GA，當物體浸沒時，容器底受到的壓力F總＋ΔF＝G水＋GA＋F。兩式綜合可得力F的大小，F(xiàn)＝ΔF＝2104 N，當物體浸沒時，G＝F?。璅＝5104 N－2104 N＝3104 N　(4)A從漂浮到浸沒過程中水面上升Δh＝＝＝1 m，A漂浮時V排＝＝＝3 m3。A的高度hA＝＝＝10 m，漂浮時A浸入水中深h漫＝＝＝6 m，h露＝hA－h(huán)浸＝10 m－6 m＝4 m，使A浸沒時，力F向下運動距離h＝h露－Δh＝4 m－1 m＝3 m。力F做功W＝Fh＝2104 N3 m＝6104 J 4．(2016，隨州)如圖所示，兩根完全相同的輕細彈簧，原長均為L0＝20 cm，甲圖中長方體木塊被彈簧拉著浸沒在水中，乙圖中長方體石塊被彈簧拉著浸沒在水中。木塊和石塊體積相同，木塊和石塊靜止時兩彈簧長度均為L＝30 cm。已知，木塊重力G木＝10 N，水和木塊密度關系ρ水＝2ρ木，ρ水＝1103 kg/m3。(忽略彈簧所受浮力) (1)求甲圖中木塊所受浮力； (2)若彈簧的彈力滿足規(guī)律：F＝k(L－L0)，求k值(包括數(shù)值和單位)； (3)求石塊的密度。 (導學號　48622208) 解：(1)木塊重G木＝ρ木gV木，木塊浸沒受浮力F?。溅阉甮V木，又ρ水＝2ρ木，三式綜合可得F浮＝2G木＝210 N＝20 N　(2)甲圖中，有F彈＋G木＝F浮，則F彈＝F?。璆木＝20 N－10 N＝10 N。由F彈＝k(L－L0)得：10 N＝k(30 cm－20 cm)，k＝1 N/cm (3)乙圖中：F彈＋F′浮＝G石。因為V木＝V石＝V排水，有F′?。紽?。?0 N，G石＝F彈＋F′?。?0 N＋20 N＝30 N，又G石＝ρ石gV石，V石＝，兩式聯(lián)解得ρ石＝1.5ρ水＝1.5103 kg/m3 5．(2016，黃岡)圖甲為研究勻速直線運動的實驗裝置。一個半徑為2 cm的球由于磁鐵的吸引靜止在盛水的玻璃管底，水深1 m。移除磁鐵后，球在玻璃管中上升，圖乙為球在露出水面前運動速度與時間的關系圖象，其中v0＝0.05 m/s，水的密度為1.0103 kg/m3，求：(導學號　48622209) (1)移除磁鐵前，玻璃管底受到水的壓強； (2)球在玻璃管上升過程中前4 s的平均速度； (3)已知球上升時受到水的阻力與其速度的關系為f＝kv，球的體積用V，水的密度用ρ0表示，請推導球的密度表達式(用字母表示)。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　乙 解：(1)p＝ρgh＝1.0103 kg/m310 N/kg1 m＝104 Pa　(2)4 s后運動路程s＝v0t＝0.05 m/s(21－4)s＝0.85 m，前4 s運動路程s′＝h－s－2r＝1 m－0.85 m－0.02 m2＝0.11 m，v＝＝＝0.027 5 m/s　(3)球受浮力F?。溅?gV，勻速上升受阻力f＝kv0。球重G＝F?。璮，球密度ρ＝＝＝＝＝ρ0－ 6．(2016，濰坊)如圖所示，在上端開口的圓柱形容器中盛有適量水，水中放置一圓柱體，圓柱體高H＝0.6 m，密度ρ柱＝3.0103 kg/m3，其上表面距水面L＝1 m，容器與圓柱體的橫截面積分別為S容＝310－2 m2和S柱＝110－2 m2，現(xiàn)將繩以v＝0.1 m/s的速度豎直向上勻速提升圓柱體，直至離開水面，已知水的密度ρ水＝1.0103 kg/m3，g取10 N/kg，水的阻力忽略不計。 (1)在圓柱體從開始運動到上表面剛露出水面過程中，求繩拉力對圓柱體做的功； (2)在圓柱體上表面剛露出水面到其底面離開水面過程中，求繩的拉力隨時間變化關系式； (3)在給出的坐標紙上畫出(2)中繩的拉力的功率P隨時間變化的圖象。 (導學號　48622210) 解：(1)圓柱體重G＝mg＝ρ柱V柱g＝180 N，浮力F?。溅阉甮V排＝60 N，繩拉力F＝G－F浮＝120 N，拉力做功W＝Fs＝120 J　(2)經(jīng)時間t圓柱體上升h＝vt＝0.1t，設水面下降高度h0，則h0(S容－S柱)＝hS柱。代入數(shù)值解得h0＝0.05t，圓柱體排開水的體積V′排＝HS柱－(h＋h0)S柱，圓柱體受浮力F′?。溅阉甮V′排，繩拉力F′拉＝G－F′浮，表達式F′拉＝15t＋120(0≤t≤4 s) (3)拉力功率P＝F′拉v＝1.5t＋12(0≤t≤4 s)，圖象如圖