技能训练二 压强、浮力的综合计算人教版中考物理

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技能训练二压强、浮力的综合计算压强、浮力的综合计算是力学计算中重要的组成部分,是初中物理中的难点之一,也是中考高频考点之一。一、计算浮力的方法1.称量法:F浮=G-F。(用弹簧测力计测浮力)2.压力差法:F浮=F向上-F向下。(用浮力产生的原因求浮力)3.阿基米德原理法:F浮=G排或F浮=ρ液V排g。(知道物体排开液体的质量或体积时常用)4.平衡法:F浮=G物。(适用于漂浮或悬浮状态的物体)二、计算浮力的基本思路1.仔细审题,注意抓住隐含条件的关键词,如浸入、浸没、装满、未装满、溢出、未溢出、漂浮、悬浮、上浮、下沉等。2.确定研究物体,并对物体进行受力分析(重力、浮力、拉力或压力等)。3.在受力分析的基础上,列出关系式,漂浮或悬浮时F浮=G物;用线吊在液体中时:F浮=G-G示;被强制压(按)入液体中时,F浮=G+F(F为压力或拉力),若有几个物体连接在一起,可以将它们视为一个整体进行研究。4.把阿基米德原理公式或密度、重力的计算公式代入关系式,代入已知量解出未知量,这种思维方式不仅对较难题适用,对解较容易的浮力题也适用。三、漂浮问题“五规律”(历年中考频率较高)规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受到的重力。规律二:同一物体漂浮在不同液体里,所受浮力相同。规律三:同一物体漂浮在不同液体里,在密度大的液体里浸入的体积小。规律四:漂浮物浸入液体的体积是它的总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几。规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。1.(2016,泰安)如图所示,烧杯的底面积是200cm2,里面装有一定量的水(如图甲),用弹簧测力计吊着未知物体,先将物体浸没在水中(如图乙),水位升高到B处,示数是18N;再将物体缓慢提出,使水位下降到AB的中点C处,示数是23N(不计物体带出的水)。g取10N/kg。下列判断中正确的是(C)(导学号48622205)①物体的质量是2.8kg;②物体的体积是1×10-3m3;③物体浸没时受到的浮力是15N;④从乙到丙,水对烧杯底面的压强减小了260Pa。A.只有①、②、④正确B.只有①、②、③正确C.只有①、②正确D.只有③、④正确2.(2016,重庆A)水平地面上有底面积为300cm2、不计质量的薄壁柱形容器A,容器A内盛有一定量的水,水中有质量为400g、边长为10cm、质量分布均匀的正方体物块B,通过一根长10cm的细线与容器底部相连,此时水面距容器底30cm(如图),计算可得出(C)(导学号48622206)A.绳子受到的拉力为14NB.容器对水平地面的压力是90NC.剪断绳子,待物块静止后水对容器底的压强变化了200PaD.剪断绳子,待物块静止后水平地面受到的压强变化了200Pa3.(2016,襄阳)如图所示,一个底面积为2m2的圆柱形容器,装有适量的水。现将一个底面积为0.5m2、体积为5m3的物体A放入其中,物体A漂浮于水面上。当再给A物体施加一个竖直向下的大小不变的力F以后,A物体最终恰好浸没于水中静止,此时容器底部受到的压强增大了1×104Pa。则:(导学号48622207)(1)A物体浸没水中静止时容器底部所受到的压力增大了多少?(2)A浸没于水中时受到的浮力为多少?(3)A物体受到的重力为多少?(g取10N/kg)(4)从A物体漂浮水面到浸没水中静止过程中力F做了多少功?解:(1)ΔF=Δp·S=1×104Pa×2m2=2×104N(2)F浮=ρ水gV排=ρ水gVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m3=5×104N(3)漂浮时容器底受到水的压力F总=G水+GA,当物体浸没时,容器底受到的压力F总+ΔF=G水+GA+F。两式综合可得力F的大小,F=ΔF=2×104N,当物体浸没时,G=F浮-F=5×104N-2×104N=3×104N(4)A从漂浮到浸没过程中水面上升Δh=Δpρ水g=1×104Pa1.0×103kg/m3×10N/kg=1m,A漂浮时V排=F漂浮ρ水g=3×104N1.0×103kg/m3×10N/kg=3m3。A的高度hA=VASA=5m30.5m2=10m,漂浮时A浸入水中深h漫=V排SA=3m30.5m2=6m,h露=hA-h浸=10m-6m=4m,使A浸没时,力F向下运动距离h=h露-Δh=4m-1m=3m。力F做功W=Fh=2×104N×3m=6×104J4.(2016,随州)如图所示,两根完全相同的轻细弹簧,原长均为L0=20cm,甲图中长方体木块被弹簧拉着浸没在水中,乙图中长方体石块被弹簧拉着浸没在水中。木块和石块体积相同,木块和石块静止时两弹簧长度均为L=30cm。已知,木块重力G木=10N,水和木块密度关系ρ水=2ρ木,ρ水=1×103kg/m3。(忽略弹簧所受浮力)(1)求甲图中木块所受浮力;(2)若弹簧的弹力满足规律:F=k(L-L0),求k值(包括数值和单位);(3)求石块的密度。(导学号48622208)解:(1)木块重G木=ρ木gV木,木块浸没受浮力F浮=ρ水gV木,又ρ水=2ρ木,三式综合可得F浮=2G木=2×10N=20N(2)甲图中,有F弹+G木=F浮,则F弹=F浮-G木=20N-10N=10N。由F弹=k·(L-L0)得:10N=k×(30cm-20cm),k=1N/cm(3)乙图中:F弹+F′浮=G石。因为V木=V石=V排水,有F′浮=F浮=20N,G石=F弹+F′浮=10N+20N=30N,又G石=ρ石gV石,V石=F′浮ρ水g,两式联解得ρ石=1.5ρ水=1.5×103kg/m35.(2016,黄冈)图甲为研究匀速直线运动的实验装置。一个半径为2cm的球由于磁铁的吸引静止在盛水的玻璃管底,水深1m。移除磁铁后,球在玻璃管中上升,图乙为球在露出水面前运动速度与时间的关系图象,其中v0=0.05m/s,水的密度为1.0×103kg/m3,求:(导学号48622209)(1)移除磁铁前,玻璃管底受到水的压强;(2)球在玻璃管上升过程中前4s的平均速度;(3)已知球上升时受到水的阻力与其速度的关系为f=kv,球的体积用V,水的密度用ρ0表示,请推导球的密度表达式(用字母表示)。甲乙解:(1)p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m=104Pa(2)4s后运动路程s=v0t=0.05m/s×(21-4)s=0.85m,前4s运动路程s′=h-s-2r=1m-0.85m-0.02m×2=0.11m,v=s′t=0.11m4s=0.0275m/s(3)球受浮力F浮=ρ0gV,匀速上升受阻力f=kv0。球重G=F浮-f,球密度ρ=mV=GgV=F浮-fgV=ρ0gV-kv0gV=ρ0-kv0gV6.(2016,潍坊)如图所示,在上端开口的圆柱形容器中盛有适量水,水中放置一圆柱体,圆柱体高H=0.6m,密度ρ柱=3.0×103kg/m3,其上表面距水面L=1m,容器与圆柱体的横截面积分别为S容=3×10-2m2和S柱=1×10-2m2,现将绳以v=0.1m/s的速度竖直向上匀速提升圆柱体,直至离开水面,已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,水的阻力忽略不计。(1)在圆柱体从开始运动到上表面刚露出水面过程中,求绳拉力对圆柱体做的功;(2)在圆柱体上表面刚露出水面到其底面离开水面过程中,求绳的拉力随时间变化关系式;(3)在给出的坐标纸上画出(2)中绳的拉力的功率P随时间变化的图象。(导学号48622210)解:(1)圆柱体重G=mg=ρ柱V柱g=180N,浮力F浮=ρ水gV排=60N,绳拉力F=G-F浮=120N,拉力做功W=F·s=120J(2)经时间t圆柱体上升h=vt=0.1t,设水面下降高度h0,则h0(S容-S柱)=hS柱。代入数值解得h0=0.05t,圆柱体排开水的体积V′排=HS柱-(h+h0)·S柱,圆柱体受浮力F′浮=ρ水gV′排,绳拉力F′拉=G-F′浮,表达式F′拉=15t+120(0≤t≤4s)(3)拉力功率P=F′拉×v=1.5t+12(0≤t≤4s),图象如图

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