(2年中考1年模拟)备战2020年中考物理专题12简单机械(含解析)
(2年中考1年模拟)备战2020年中考物理专题12简单机械(含解析),中考物理专题,莲山课件.
专题10 浮力
本专题中考考点和要求(“▲”表示该标准要求属于评价水平这一层次)
评价目标和评价水平
标准要求
知识性
目标 技能性目标 体验性
目标
了解 认识 理解 独立
操作 经
历 认
同 内
化
1.通过实验,认识浮力。 ▲ ▲
2.探究浮力大小与哪些因素有关。 ▲
3.知道阿基米德原理,运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象。 ▲ ▲
规律总结1:求解与浮力有关的计算题几种基本方法
(一)计算浮力的基本方法
1.用弹簧测力计测浮力即称量法:把物体挂在弹簧测力计上,记下其在空气中弹簧测力计的示数F1=G(G是物体受到重力),再把物体浸入液体,记下弹簧测力计的示数F2,则物体在液体中受到的浮力F浮=F1-F2
2.用浮力产生的原因求浮力即压力差法:浸没在液体中的物体受到液体向上的压力为F1,向下的压力为F2,则物体受到液体对其向上的浮力F浮=F1-F2
3.用漂浮或悬浮的条件求浮力即平衡法:物体漂浮或悬浮在液体中时,均有F浮=G。G为物体自身的重力,
F浮为液体对物体的浮力。
4.用阿基米德原理求浮力即公式法: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)。
(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,比如物体在液体中漂浮或悬浮时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。
规律总结2:浮力实验探究方法
1.必记需要牢记的知识
(1)认真分析实验现象或实验数据,找出原因和结果两个因素。
(2)判断原因和结果是相同还是不同,如果不同,其不同点是什么。
(3)关注物理条件改变与物理现象变化之间的联系,寻求数据之间的相互关系的特征。
(4)用自己的语言力求客观、准确和简洁地对探究结果进行表述。
2.解答相关实验类问题的答题规则
(1)如果实验过程中用到了控制变量法,要写明这个探究结论的前提条件。
(2)若归纳定性结论,应“由表及里,由具体到抽象,由特殊到一般,由个性到共性”进行抽象概括得出结论。
(3)若是归纳定量结论,应注意从“和、差、积(反比)、商(正比)、平方”等方向寻找规律。
【例题1】(2018贵州)将质量为3kg的木块放在盛有水的容器中,木块漂浮时有2/5的体积露出水面,则木块的密度为 g/cm3,木块的体积为 cm3.
【答案】0.6;5000。
【解析】物体的浮沉条件及其应用。已知水的密度和木块浸入水中、露出液面体积占总体的比例,根据漂浮时,浮力等于重力求出木块的密度,而后据木块的质量和木块密度,计算出木块的体积.
(1)因为木块漂浮,F浮=G,
因为F浮=ρ液gV排,G=mg=ρgV,
所以ρ水g3V/5=ρ木gV,
ρ木=3ρ水/5=0.6×103kg/m3=0.6g/cm3;
(2)据ρ= 可知,木块的体积是:
v=m/ρ=3000 g /0.6g/cm3=5000cm3
【例题2】(2019河南)圆柱体先后放入密度为ρ1和ρ2的2种液体中,均处于漂浮状态,如图所示。圆柱体在两液体中所受浮力依次是F1和F2,则( )
A.ρ1>ρ2 F1>F2 B.ρ1<ρ2 F1<F2 C.ρ1<ρ2 F1=F2 D.ρ1>ρ2 F1=F2
【答案】D
【解析】(1)由图可知,圆柱体在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,
由于物体漂浮时,受到的浮力和自身的重力相等,
所以,圆柱体在两液体中所受浮力相等,都等于圆柱体的重力,故AB错误,
(2)由于圆柱体在两液体中所受浮力F1=F2,由图可知:V排甲<V排乙,根据F浮=ρ液gV排得
ρ液=F浮/gV排可知:ρ1>ρ2 ,故C错误;D正确。
【例题3】(2018哈尔滨)同学们在认识和研究浮力时,进行了如下的探究.
(1)小华将乒乓球按入水中,松手后,发现乒乓球竖直上浮,这说明了什么__________
(2)小帅利用水、弹簧测力计和带有标记线的长方体物块等器材,进行了如图所示的实验.
你认为他在研究浮力大小与什么因素的关系?并写出你这样认为的理由.____________
(3)小勇也用水做了上面的实验,还换用酒精和盐水做了下图的实验.则小勇的实验较小帅的实验有哪些优点?(写出两点)
第一点:____________;第二点:____________。
【答案】(1)浸在水中的乒乓球受到竖直向上的浮力,且浮力大于重力
(2)在研究浮力大小与物体排开液体体积的关系 理由:由图知,V排1<V排2<V排3;
弹簧测力计的示数越小,浮力越大,得F浮1<F浮2<F浮3,可知ρ液不变时,V排越大,浮力越大.所以我认为他在研究浮力大小与物体排开液体体积的关系
(3)①小勇的实验不仅能探究出浮力大小与排开液体体积的关系,还能探究出浮力大小与液体密度的关系;②小勇的实验使用了多种液体,可使实验结论更具有普遍性。
【解析】对浮力问题,课标要求达到认识水平。在探究基础上来认识。(1)判断物体的沉浮,需要知道其受力情况。浮力大于重力则上浮。(2)浮力大小与什么因素有关系,通过实验可以直接观察,本题需要考虑与物体自身有关的物理量。比如质量、密度、体积等。(3)选择实验器材做实验,若体现实验的普遍性,则实验具有说服力。
【例题4】(四川攀枝花)如图,用木块、弹簧测力计、溢水杯和小桶进行实验:
①木块受到的浮力F浮= N。
②木块排开的水所受的重力G排水= N。
③比较数据可知:浮在水上的木块受到的浮力大小 (填“大于”、“等于”或“小于”)它排开的水所受的重力。
【答案】①大;物体排开液体的体积;②0.3;③丙、丁;④1.2;⑤1.2;⑥等于。
【解析】①由图知,丙中物体排开水的体积更大,弹簧测力计的示数更小,说明受到的浮力更大,且浮力大小与物体排开液体的体积有关;
②由甲图知,物体的重力G=3.6N,由图丁知,弹簧测力计的示数为3.3N,可知物体受到的浮力为:F浮=G﹣F=3.6N﹣3.3N=0.3N;
③图丙丁,物体都是完全浸没,排开液体的体积相同,液体的密度不同,测力计的示数不同,即所受浮力不同,可知浮力的大小与液体的密度有关;
④由图甲知,木块的重力G=1.2N,因为木块漂浮,所以F浮=G=1.2N;
⑤空桶的重力为0.4N,桶和水的总重为1.6N,可知排开水的重力为G排=G总﹣G桶=1.6N﹣0.4N=1.2N;
⑥由④⑤数据可知,浮在水上木块受到的浮力大小等于它排开的水所受的重力。
【2019年题组】
一、填空题
1.(2019安徽)一均匀的长方体浸没在液体中,如图所示.已知它的底面积为S,上表面所处深度为h1,下表面所处深度为h2,则长方体下表面所受到液体的压力表达式为 、浮力表达式为 .(液体密度ρ液和g为已知量)
【答案】ρ液gh2S;ρ液g(h2﹣h1)S.
【解析】由液体压强公式p=ρgh及压强公式的变形公式F=pS得:
F1=p1S=ρ液gh1S;
F2=p2S=ρ液gh2S,
F浮=F2﹣F1=ρ液gh2S﹣ρ液gh1S=ρ液g(h2﹣h1)S.
2.(2019湖南岳阳)将密度为0.9×103kg/m3、体积为V的冰块放入盛有适量水的圆柱形容器中(无水溢出),冰块静止时露出水面的体积V露= V,当冰块完仝熔化后(总质量不变)容器中的水面将 (选填“升高”、“降低”或“不变”)。
【答案】1/10;不变。
【解析】由题意可知冰浮在水面上,则F浮=G冰,
由阿基米德原理和重力公式可得:ρ水gV排=ρ冰gV,
则V排= = ×V= V,
所以露出水面的体积:V露=V﹣V排=V﹣ V= V;
当冰块完全熔化后,熔化为水的质量和冰的质量相同,即ρ水V冰化水=ρ冰V,
所以V冰化水= = V,即熔化为水的体积与原来排开水的体积相同,故液面高度不变。
3.(2019齐齐哈尔)如图甲所示的平底薄壁玻璃杯的底面积为30cm2,装满水后水深0.lm,如图乙所示现将个体积为50cm3的木块缓慢放入水中,静止后有 的体积露出水面。则水对杯子底部的压强是 Pa,木块的密度是 g/cm3。
【答案】1×103;0.6。
【解析】(1)水对杯子底部的压强:
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa;
(2)木块漂浮,受到的浮力等于其重力,F浮=G,
ρ水gV排=ρ木gV,即ρ水g V=ρ木gV,
所以木块的密度:ρ木= ρ水= ×1g/cm3=0.6g/cm3。
二、选择题
4.(2019江苏徐州)如图所示,用弹簧测力计吊着一个重2N的小物块轻轻地浸到装满水的溢水杯中,当物体浸入1/4体积时,从杯中溢出了0.5N的水。现把小物块从弹簧测力计上取下并轻轻放入溢水杯中,待物块静止时,物块受到的浮力大小及物块密度与水的密度大小关系是( )
A.1.0N,ρ物>ρ水 B.2.0N,ρ物>ρ水
C.3.0N,ρ物<ρ水 D.2.0N,ρ物=ρ水
【答案】D
【解析】当物体浸入 体积时,排开水的体积V排= V,从杯中溢出了0.5N的水。
物体受到的浮力F浮=G排=G溢=0.5N,
由F浮=ρ水V排g得物体浸没水中受到的浮力F浮′=4F浮=4×0.5N=2N,
现把小物块从弹簧测力计上取下并轻轻放入溢水杯中,
因为F浮′=G,
所以待物块静止时,物块处于悬浮状态,受到的浮力F浮′=G=2N,
物块密度与水的密度大小关系:ρ物=ρ水。
5.(2019重庆)如图甲所示的圆柱形容器中装有适量的某种液体,现将密度为0.6×103kg/m3的正方体木块A放人容器中,木块静止时露出液面的体积与浸人液体的体积之比为1:3;在木块上表面轻放一个物块B(VA=2VB),A的上表面刚好与液面相平,如图乙所示。若将物块B单独放人此液体中,它静止时将( )
A.悬浮 B.漂浮 C.沉底 D.无法判断
【答案】B
【解析】甲图中,木块A在液体中漂浮,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为1:3,则V排= VA,
漂浮时浮力等于重力,所以ρ液gV排=ρ木gVA,
即:ρ液g× VA=ρ木gVA,
则液体的密度:ρ液= ρ木= ×0.6×103kg/m3=0.8×103kg/m3;
在木块上表面轻放一个物块B(VA=2VB,则VB= VA),A的上表面刚好与液面相平,如图乙所示,因为整体漂浮,所以浮力等于总重力,
即:ρ液gVA=ρ木gVA+ρBgVB,
ρ液gVA=ρ木gVA+ρBg× VA,
化简可得:ρ液=ρ木+ ρB,
B的密度:ρB=2(ρ液﹣ρ木)=2(0.8×103kg/m3﹣0.6×103kg/m3)=0.4×103kg/m3<ρ液,
故若将物块B单独放入此液体中,它静止时将漂浮。
三、实验题
6.(2019福建)探究“影响浮力大小的因素”时,小红做了如图所示的实验。请你根据她的实验探究,回答下列问题:
(1)比较图B和C可知,物体受到的浮力大小与排开液体的________有关。
(2)比较图C和E可知,物体受到的浮力大小与液体的________有关。
(3)比较图C和________可知,浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)图E中物体受到浮力大小为________N。
(5)比较图C和E可知,水对杯底部的压强________(选填“大于”“小于”或“等于”)酒精对杯底部的压强。
【答案】(1)体积 (2)密度 (3)图D (4)0.8 (5)大于
【解析】(1)图B中物体排开液体的体积较小,浮力为4.0N-3.5N=0.5N;
图C排开液体的体积较大,受到的浮力为4.0N-3.0N=1.0N;
可知物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关。
(2)图C中物体完全浸没在水中,受到浮力为4.0N-3.0N=1.0N;
图E完全浸没在酒精中,受到的浮力为4.0N-3.2N=0.8N,可知物体受到的浮力大小与液体
的密度有关。
(3)利用控制变量的方法分析,图C和图D中,物体都是完全浸没在水中,液体的密度相同,深度不同,但受到的浮力不变,可知浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)利用称重法求出图E中物体受到浮力大小为4.0N-3.2N=0.8N。
(5)比较图C和图E可知,液体到容器底部的高度相同,水的密度大于酒精的密度,根据p=ρgh,可知水对杯底部的压强大于酒精对杯底部的压强。
四、综合计算题
7.(2019深圳)小金学了浮力的知识后,想制造一台浮力杆,他将一段密度为0.5×103千克/米3,粗细均匀的木料,先进行不吸水处理,再将其竖立水中,如图所示,这段木料长为40厘米,横截面积为0.1米2,其上面可以作为秤盘(g=10牛/千克),问:
(1)质量为0的刻度线的位置在哪里?
(2)距离上表面10厘米处的刻度对应的质量为多少?
【答案】(1)质量为0的刻度线的位置在0.2m处;
(2)距离上表面10厘米处的刻度对应的质量为10kg.
【解析】本题考查物体的浮沉条件及其应用.
根据m=ρV算出物体的质量即质量为0的刻度线的位置;算出距离上表面10厘米排开水的质量减去木料的质量就是对应的质量.
(1)木料的体积:V=Sh=0.1m2×0.4m=0.04m3,
由ρ=m/v得木料的质量为:m0=ρV=0.5×103kg/m3×0.04m3=20kg;
木料处 于漂浮状态,浮力等于和重力即F浮=G=mg=20kg×10N/kg=200N,
F浮=ρ水gV排有V排=F浮/ρ水g
排开水得体积为:V排= =0.02m3,
没入水中的高度:h0= = =0.2m,
因为物体上没有放物体,故浮力秤的0刻度线为0.2m;
(2)距离上表面10厘米处时,浮力秤的浮力为:F′浮=ρ水gV′排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.4m﹣0.1m)×0.1m2=300N,
物体的重力为:G物=F′浮﹣F浮=300N﹣200N=100N,
物体的质量为:m物= = =10kg.
8.(2019成都)“蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积约为30米3,空载时质量约为22吨,最大荷载240千克。
(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大?
(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少注入多少立方米的水?(海水密度取1.0×103千克/米3,g取10牛/千克)
【答案】(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为2.2×105N;
(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,至少注入7.76m3的水。
【解析】(1)蛟龙号”空载漂浮在水面时,根据漂浮条件可知潜艇受到浮力:
F浮=G空载=m空载g=22×103kg×10N/kg=2.2×105N;
(2)满载时需要下沉时潜水器排开海水的体积V排=V船=30m3,
此时F浮′=ρ海gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m3=3×105N,
满载总重力G满=m满g=(22×103kg+240kg)×10N/kg=2.224×105N,
G注水=F浮′﹣G满=3×105N﹣2.224×105N=7.76×104N,
则由G=mg=ρgV可得注入水的体积:V注入=7.76m3。
【2018年题组】
一、填空题
1.(2018 常德) 弹簧测力计下挂着一重为10N的实心小球,小球浸没在水中并静止时,弹簧测力计示数为6N.此时小球受到的浮力是 N,其密度是 kg/m3。
【答案】1 2.5×103
【解析】(1)小球受到水的浮力:F浮=G﹣F示=10N﹣6N=4N;(2)由F浮=ρ水V排g得小球的体积:V=V排= = =4×10﹣4m3;小球的质量:m= = =1kg,小球的密度:ρ= = =2.5×103kg/m3。
2.(2018江西)一铁块挂在弹簧秤下,静止时,弹簧秤的示数为15.484N,当铁块全部浸没在水中静止后,弹簧秤的示数为13.524N,铁块在水中受到的浮力是____N,铁块的体积是____m3,铁块的密度是____kg/m3。若把该铁块全部浸没在煤油中,铁块受到的浮力是_____N。
【答案】1.96,1.96×10-4,7.9×103,1.568.
【解析】本题用称量法结合阿基米德原理求解。解题过程中涉及到密度公式,重力与质量关系数学表达式。是一道很好的考查浮力计算的题。
(1)把物体挂在弹簧测力计上,记下其在空气中弹簧测力计的示数F1=G=15.484N,
再把物体浸入液体,记下弹簧测力计的示数F2=13.524N。
则物体在液体水中受到的浮力F浮=F1-F2=G-F2;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gv排
求出的物体排开液体的体积v排=F浮/ρ液g就等于铁块的体积;
(3)G=mg求出铁块质量m。根据密度公式ρ=m/v求出铁块密度;
(4)铁块全部浸没在煤油中,铁块受到的浮力F浮=ρ油gv排,这里煤油的密度ρ油=0.8g/cm3
v排等于铁块的体积,为已知条件,所以在煤油中受到浮力可求。
二、选择题
3.(2018湖北黄石)A、B是两个不溶于水的物块,用一根细线连接在一起,先后以两种不同方式放入同一个装有水的烧杯中,处于如图甲、乙所示的静止状态。试判断两种情况下,烧杯中水面的高度
h甲、h乙的大小关系为( )
A.h甲<h乙 B.h甲>h乙 C.h甲=h乙 D.无法判断
【答案】C
【解析】把AB当做一个物体进行受力分析:
因为漂浮,所以,甲图物体受到的浮力:F甲=GA+GB;
因为漂浮,所以,乙图物体受到的浮力:F乙=GA+GB;
故两种情况下,F甲=F乙;根据F浮=ρ水V排g可知,排开液体的体积也相同,
h= ,所以h甲=h乙
4.(2018连云港)如图所示是我国研制的大型特种用途民用飞机“鲲龙”AG600,AG600是一款大型水陆两栖飞机,最大航速是460km/h;最大起飞质量时53.5t,
(2年中考1年模拟)备战2020年中考物理专题13内能(含解析)
(2年中考1年模拟)备战2020年中考物理专题13内能(含解析),中考物理专题,莲山课件.
一次可吸水12t;可以满足森林灭火和水上救援的需要。下面说法错误的是( )
A.飞机飞行时,机翼上表面受到酌气压小于机翼下表面的气压
B.飞机静止在水面上,吸水后飞机底部受到水的压强将变大
C.飞机在空中水平匀速飞行时,受到的升力最大为5.35×104N
D.飞机静止在水面上,吸满水后浸入水中的体积将增大12m3
【答案】C
【解析】(1)机翼的形状是上凸下平,相同时间内空气通过机翼上方时的路程大于下方的路
程,通过上方的速度大于下方的速度,上方的压强小于下方的压强,机翼受到向上的压力差
的作用。
(2)利用p=ρgh分析水对飞机底部的压强的变化;
(3)飞机在空中水平匀速飞行时受力平衡,根据飞机的重力即可判断;(4)根据漂浮时浮力等于重力算出吸满水后静止在水面上时增加的浮力,根据阿基米德原理的变形公式算出排开水的体积增加量。
A、机翼的形状是上凸下平,相同时间内空气通过机翼上方的路程大于下方的路程,则机翼上方的空气流速大于下方的空气流速,机翼上方的压强小于下方的压强,从而产生向上的升力作用,故A正确;
B、飞机静止在水面上,吸水后,飞机底部所处的深度变大,由p=ρgh可知水对飞机底部的压强将变大,故B正确;
C、由于飞机的最大起飞质量是53.5t,则飞机的最大重力G最大=m最大g=53.5×103kg×10N/kg=5.35×105N,
飞机在空中水平匀速飞行时,受力平衡,则受到的最大升力:F升最大=G最大=5.35×105N,故C错误;
D、飞机静止在水面上时处于漂浮状态,浮力等于重力,
所以,吸满水后静止在水面上时增加的浮力△F浮=G水;
根据阿基米德原理可得:ρ水g△V排=m水g,
则浸入水中体积的增大量:△V排= = =12m3;故D正确。
三、实验题
5.(2018云南)在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时,请你根据图所示实验操作,从中选出一些图,针对某一个因素进行研究,并通过分析弹簧测力计的示数,说明你的探究结果.
(1)探究的因素是: .选用的图是: (填图中的序号).
(2)小明想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”,他找来薄铁片,烧杯和水进行实验,实验步骤如下:
步骤一:将铁片放入盛水的烧杯中,铁片下沉至杯底;
步骤二:将铁片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上.
①通过分析可知,第一次铁片受到的浮力 第二次铁片受到的浮力(选填“大于”、“等于”或“小于”);
②小明得出:物体受到的浮力与其形状有关,小明得出错误结论的原因是:他只关注了铁片 的改变,忽视了 对浮力大小的影响.
【答案】(1)浮力大小与物体排开液体的体积的关系;①②③或①②④;
(2)①小于;②形状;排开水的体积.
【解析】(1)要探究浮力大小与多个变量的关系,运用控制变量法分析解答.
①结合题意,首先要做出自己的猜想,再根据猜想运用控制变量法判断出探究的因素;
②根据猜想选择可用于探究的实验步骤,即可得出需要选用的图.
③运用控制变量法得出浮力大小与变量之间的关系.
(2)利用浮沉条件,步骤一铁片下沉说明F浮1<G,步骤二铁片漂浮说明F浮2=G,所以F浮1<F浮2;步骤二把“碗状”铁片浮在水面上,没有全浸入,这样虽然改变了形状,但没有控制排开液体的体积不变,所以得出结论是不正确的.
A.测物体所受的浮力要利用称重法,即F浮=G﹣F拉,故每次必须要选图①才行;
若要探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系,应控制液体的密度相同,而物体排开液体的体积不同,故应选用图①②③或①②④;
若要探究浮力大小与液体密度的关系,应控制物体排开液体的体积相同,而液体的密度不同,故应选用图①④⑤.
B.①第一次铁片下沉,说明F浮1<G,
第二次铁片漂浮,说明F浮2=G,所以F浮1<F浮2;
②本探究实验把铁片弯成“碗状”,改变了形状,虽然都是水,但两次排开液体的体积不同,所以得出结论是不正确的,即:他只关注了铁片形状的改变,忽视了排开水的体积对浮力大小的影响.
四、综合计算题
6.(2018河南)底面积为100cm2的平底圆柱形容器内装有适量的水,放置于水平桌面上.现将体积为500cm3,重为3N的木块A轻放入容器内的水中,静止后水面的高度为8cm,如图甲所示,若将一重为6N的物体B用细绳系于A的下方,使其恰好浸没在水中,如图乙所示(水未溢出),不计绳重及其体积,求:
(1)图甲中木块A静止时进入水中的体积;
(2)物体B的密度;
(3)图乙中水对容器底部的压强.
【答案】(1)图甲中木块A静止时进入水中的体积为3×10﹣4m3;
(2)物体B的密度1.5×103kg/m3;
(3)图乙中水对容器底部的压强为1400Pa.
【解析】本题考查的知识点有阿基米德原理、液体的压强的计算、物体的浮沉条件及其应用.
根据漂浮浮力等于重力,根据F浮=ρ水gV排得出木块A静止时进入水中的体积;
根据漂浮浮力等于重力,根据F浮=ρ水gV排得出木块AB静止时进入水中的总体积;
总体积减去A的体积,就是B的体积;
根据ρ= 算出B的密度;
AB总体积减去木块A静止时进入水中的体积,就为没入水中增加的体积,根据V=sh算出增加的深度,再利用p=ρ水g△h即可求出水对容器底部压强的变化.
(1)因为A漂浮在水中,所以F浮=GA=3N,
根据F浮=ρ水gV排得
V排= = =3×10﹣4m3
(2)图A、B共同悬浮:F浮A+F浮B=GA+GB
公式展开:ρ水g(VA+VB)=GA+GB
VA+VB= = =9×10﹣4m3
其中VA=500cm3=5×10﹣4m3,
故VB=4×10﹣4m3
B的质量为:mB= = =0.6kg;
B的密度为:ρB=m/v= =1.5×103kg/m3;
(3)当AB浸入水中后,所增加浸入水中的体积为:
△V=VA+VB﹣V排=9×10﹣4m3﹣3×10﹣4m3=6×10﹣4m3
液面升高△h= = =0.06m,
图乙中水对容器底部的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.06m+0.08m)=1400Pa.
7.(2018四川绵阳)如图所示,已知重为10N的长方体木块静止在水面上,浸入在水中的体积占木块总体积的 (g取10N/kg)。
(1)求木块所受到的浮力大小;
(2)若木块下表面所处的深度为0.2米,求木块下表面受到水的压强;
(3)若要将木块全部浸没水中,求至少需要施加多大的压力。
【答案】(1)木块所受到的浮力为10N;
(2)木块下表面受到水的压强为2000Pa;
(3)要将木块全部浸没水中,需要施加的压力为2.5N。
【解析】(1)因为木块漂浮在水面上,
所以木块受到的浮力:F浮=G木=10N;
(2)木块下表面所处的深度为0.2米,
则木块下表面受到水的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa。
(3)根据F浮=ρ水gV排可得,排开液体的体积:
V排= = =1×10﹣3m3;
因为V排= V木;所以V木= V排= ×1×10﹣3m3=1.25×10﹣3m3;
木块全部浸没时受到水的浮力:
F′浮=ρ水gV木=1×103kg/m3×10N/kg×1.25×10﹣3m3=12.5N;
木块浸没时,根据力的平衡条件有:F浮′=G木+F,
则压力F=F浮′﹣G木=12.5N﹣10N=2.5N。
【2020年模拟压轴题组】
一、填空题
1.(2020天津一模)如图,当溢水杯盛满某种液体时,把实心物块缓慢放入杯中,物块漂浮,静止后溢出液体的质量为m1;当溢水杯盛满密度为ρ的液体时,把同一物块缓慢放入杯中,物块沉底,静止后溢出液体的质量为m2.则物块的密度为 .
【答案】 .
【解析】此题考查密度的计算,涉及到阿基米德原理、物体浮沉条件及其应用、密度公式的应用,具有较强的综合性,题目难度适中。
根据物体漂浮,浮力等于重力等于排开液体的重力;
物体沉底,排开液体的体积等于物体的体积.
根据ρ= 算出物体的密度.
物块漂浮,静止后溢出液体的质量为m1;
根据物块漂浮和阿基米德原理知,则F浮1=G=G排,
故m=m1;
当溢水杯盛满密度为ρ的液体时,把同一物块放入杯中,物块受到的浮力
F浮2=m2g,
物块沉底,则F浮2=ρ2gV排=ρ2gV,即m2g=ρ2gV,可得:
V= ,
物体的密度:ρ物= = = .
2.(2020广东珠海)如图所示,将一长方体物体浸没在装有足够深水的容器中恰好处于悬浮状态,它的上表面受到的压力为1.8N,下表面受到的压力为3N,则该物体受到的浮力大小为 N;如将物体再下沉5cm,则它受到的浮力大小为 N.
【答案】1.2;1.2.
【解析】本题考查了浮力产生的原因和阿基米德原理的应用.知道长方体上、下表面受到的压力,根据浮力产生的原因F浮=F下﹣F上求出受到的浮力,长方体浸没时排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知受到的浮力变化,从而得出答案.
由浮力产生的原因可知,该物体受到的浮力:
F浮=F下﹣F上=3N﹣1.8N=1.2N;
因长方体浸没时排开水的体积不变,
所以,由F浮=ρgV排可知,物体再下沉5cm后,受到的浮力仍为1.2N不变.
二、选择题
3.(2020湖北宜昌一模)甲、乙两种物质的质量和体积关系如图所示,如分别用甲、乙两种物质制成体积相等的两实心物体a和b,放在水中静止后,则 ( )
A. a漂浮,a受浮力大于b B. b漂浮,b受浮力大于a
C. a沉底,a受浮力大于b D. b沉底,b受浮力大于a
【答案】C.
【解析】由图象可知,当m甲=m乙=4g时,V甲=2cm3,V乙=8cm3,
则甲、乙两种物质的密度分别为:
ρ甲= = =2g/cm3,ρ乙= = =0.5g/cm3,
用甲、乙两种物质制成体积相等的两实心物体a和b,放在水中静止后,
因ρ甲>ρ水>ρ乙,
所以,a沉底,b漂浮,故AD错误;
设a、b物体的体积为V,
则F浮a=ρ水gV排=ρ水gV,F浮b=Gb=mbg=ρ乙Vg,
因ρ水>ρ乙,
所以,F浮a>F浮b,故B错误,C正确.
4.(2020上海虹口区一模)将一密度均匀的正方体轻轻放入盛满浓盐水的大烧杯中,静止后有72g浓盐水溢出;若将该物体轻轻放入盛满煤油的大烧杯中,靜止后有64g煤油溢出(浓盐水密度为1.2×103kg/m3,煤油密度为0.8×103kg/m3、水银密度为13.6×103kg/m3),则( )
A.该物体前后两次所受浮力之比为9:8
B.该物体前后两次排开液体体积之比为4:3
C.该物体的密度为0.9×103kg/m3
D.若将该物体分别浸没在水银和纯水中,除重力和浮力外还需施加第三个力方能靜止,静止时这个物体在这两种液体中受到的第三个力分别是F1和F2,则F1和F2大小之比为12:7
【答案】AC.
【解析】A.由阿基米德原理,F浮=G排,该物体前后两次所受浮力之比为:
F1:F2=m排1g:m排2g=72g:64g=9:8,故A正确
B.由已知排开浓盐水和煤油的质量不同,受到的浮力不同,故在液体中不能都漂浮或悬浮,也不能一种漂浮一种悬浮,只能一种在浓盐水中漂浮,在煤油中下沉,根据阿基米德原理:V物=V排油=G/3F=80cm3
物体在浓盐水中排开的体积:V排盐水=60cm3
该物体前后两次排开液体体积之比:V排盐水:V排油=60cm3:80cm3=3:4,故B错误;
C.由B的分析可知,物体应在浓盐水中漂浮,由阿基米德原理,
F浮=G排=G,m排g=mg,m=m排=72g,
P=W/t=90cm3=0.9×103kg/m3,故C正确
D.已知物体的密度为0.9×103kg/m3,物体在水银和水中都处于漂浮状态,受力分析,
F浮=G+F压,V排=V物,
则物体在水银中收到的压力:
F1=F压水银=F浮水银﹣G=F浮水银﹣mg=ρ水银gV排﹣mg
=13.6×103kg/m3×10N/kg×80×10﹣6m3﹣0.072kg×10N/kg=10.88N﹣0.72N=10.16N;
物体在水银中收到的压力:F2=F压水=F浮水﹣G=F浮水﹣mg=ρ水gV排﹣mg
=1×103kg/m3×10N/kg×80×10﹣6m3﹣0.072kg×10N/kg=0.8N﹣0.72N=0.08N,
则F1和F2大小之比为:F1:F2=10.16N:0.08N=136:1,故D错误.
三、实验题
5.(2020河北承德一模)由某种合金制成的两个大小不同的工艺品,其中一个实心,一个空心。小明为判定哪个是空心的,进行了如下实验。(已知ρ水 = 1.0 g/cm3 ,g = 10 N/kg )
【实验过程】将下列实验步骤中空白处补充完整。
①用弹簧测力计测出小工艺品的重力 G1 = 2 N 。
②将挂在测力计下方的小工艺品浸没水中,小工艺品受到 个力的作用,此时测力计的示数F 1 = 1.6 N ,则浮力F 浮 = N 。
○3用测力计测出大工艺品的重力 G2 = 3 N 。
④如图所示,将挂在测力计下方的大工艺品浸没水中,测力计的示数 F2 = N 。
⑤合金的密度ρ = g/cm3 ,则 (选填“大”或 “小”)工艺品是空心的。
【拓展应用】空心工艺品空心部分的体积是 cm 3 。
【答案】 ②三 0.4 ④2.2 ⑤5 大 拓展应用:20
【解析】 ②工艺品没入水中,受到重力、水的浮力和测力计的拉力三个力的作用,
其中浮力与拉力之和与重力相平衡;物体受到的浮力F浮=G—F=2N—1.6N=0.4N;
④测力计的分度值是0.2N,则指针对应拉力为2.2N,
⑤根据浮力公式可以计算合金排开水的体积,也就是合金的体积。
四、综合计算题
6.(2020重庆一摸)如图所示,放在水平面上装满水的一溢水杯,水深为20cm.弹簧测力计挂着重为10N的物块.现将物块侵没在装满水的溢水杯中,静止后溢出水的质量为0.4kg(g取10N/kg).求:(1)弹簧测力计的示数.(2)物体的密度.
【答案】(1)6N.(2)2.5×103kg/m3.
【解析】(1)物块受到浮力:F浮=G排=m排g=0.4kg×10N/kg=4N,
弹簧测力计读数F=G﹣F浮=10N﹣4N=6N.
(2)F浮=G排=ρ水gV排=ρ水gV物可得;物块的体积:V=V排=4×10﹣4m3,
物块的质量:m=G/g =1kg,
物块的密度:ρ=m/v=2.5×103kg/m3.
7.(2020大庆模拟)如图所示,用细线将正方体A和物体B相连放入水中,两物体静止后恰好悬浮,此时A上表面到水面的高度差为0.12m。已知A的体积为1.0×10﹣3m3,所受重力为8N;B的体积为0.5×10﹣3m3,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)A上表面所受水的压强;
(2)B所受重力大小;
(3)细线对B的拉力大小。
【答案】(1)A上表面所受水的压强为1200Pa;(2)B所受重力大小为7N;
(3)细线对B的拉力大小为2N。
【解析】(1)A上表面所受水的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;
(2)A、B受到的总浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水g(VA+VB)
=1×103kg/m3×10N/kg×(1.0×10﹣3m3+0.5×10﹣3m3)=15N;
因为A、B恰好悬浮,所以F浮=GA+GB,则B的重力:
GB=F浮﹣GA=15N﹣8N=7N;
(3)B受到的浮力:F浮B=ρ水gV排B=ρ水gVB=1×103kg/m3×10N/kg×0.5×10﹣3m3=5N,
细线对B的拉力:F拉=GB﹣F浮B=7N﹣5N=2N。
(2年中考1年模拟)备战2020年中考物理专题15电路电流(含解析)
(2年中考1年模拟)备战2020年中考物理专题15电路电流(含解析),中考物理专题,莲山课件.