人教版八年级物理下册 压强、浮力的综合计算专题复习训练

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1 / 12 压强、浮力的综合计算

类型一 漂浮、悬浮模型

1.如图1所示,一密度均匀、高为L的长方体物块漂浮在液体中,长方体物块静止时的露出液面的高度为h,已知它的底面积为S,液体密度为ρ,求:

(1)长方体物块受到的浮力。

(2)长方体物块的密度。

图1

2.如图2所示,一边长为10 cm的正方体物体浸没在液体中,上表面受到液体向下的压力F1=5 N,下表面受到液体向上的压力F2=15 N,g取10 N/kg。求:

(1)该正方体所受浮力的大小。

(2)液体的密度。

(3)物体下表面距离液面的深度。

图2 word版 初中物理

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类型二 外力F向上模型

3.水平台面上的玻璃槽中装有适量的水,将一边长为20 cm的正方体物块轻轻放入水中,待其静止,如图3甲所示。(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)

(1)求该物块的密度。

(2)如图乙所示,用力F竖直向上作用在物块的上表面,使物块露出水面的高度为10 cm并保持静止,求此时力F的大小。

图3

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4.有一质量为0.6 kg的物块,用细线吊起将其浸在底面为100 cm2的玻璃水槽中,静止时露出水面部分占其总体积的(如图4 a所示)。剪断细线后,物块沉入水槽底部(物块未与水槽底部密合),水面上涨2 cm(如图b所示)。已知水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,玻璃水槽侧壁的厚度不计,求:

(1)细线对物块的拉力。

(2)物块的密度。

(3)剪断细线后,物块对玻璃水槽底部的压力。

图4

5.如图5所示,圆柱形容器放在水平桌面上,现将质量为0.54 kg的矩形铁块放在容器底部,缓缓向容器中注水,直到铁块刚好完全浸没在水中(此时铁块的底部与容器的底部不密合),经测量此时水深为5 cm。(ρ水=1.0×103

kg/m3,ρ铁=2.7×103 kg/m3,g取10 N/kg) word版 初中物理

4 / 12 (1)求铁块此时受到的浮力大小。

(2)求铁块此时对容器底部的压力。

(3)若圆柱形容器的底面积为铁块底面积的5倍,轻轻将铁块从水中取出,不考虑损失的水,求取出铁块后水对容器底部的压强大小。

图5

类型三 外力F向下模型

6.如图6甲所示,底面积为10-3 m2的金属圆筒重2 N,开口向上漂浮在水面上,这时有的体积浸在水中;若向金属圆筒里倒入1.25×10-4 m3的某种液体,水面恰好与金属圆筒口相平,如图乙所示。求:(ρ水=1×103 kg/m3,g取10

N/kg)

(1)图乙中水对金属圆筒底部的压强。

(2)该液体的密度。

图6

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7.如图7所示,底面积为1 dm2、高为20 cm的圆柱形木块由一根不可伸缩的轻质细线与装有一定量水的圆柱形容器底部相连。细线刚好伸直,此时木块浸入水中的深度为10 cm。(g取10 N/kg)

(1)细线刚好伸直时(即细线的拉力为零),求木块底部受到的水的压强大小。

(2)求该木块的质量大小。

(3)如果向圆柱形容器中缓慢注水,当圆柱形木块浸入水中的深度增加8 cm时,细线恰好被拉断,则细线所能承受的最大拉力是多少?

图7

8.如图8所示,长方体物体A体积为3.6×10-3 m3、底面积为90 cm2,轻质弹簧的一端固定在容器底部,另一端与A连接,现向容器内注水,直到弹簧长度恰好为原长,此时物体A有的体积浸在水中。弹簧受到的拉力每增加0.1 N,弹簧长度就伸长0.1 cm。已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:(假设容器足够高)

(1)物体A的密度。

(2)缓慢向容器中注入水,当物体A刚好浸没在水中时,弹簧对物体A的拉力为多少。

(3)当物体A刚好浸没在水中时,水对容器底部的压强增大了多少。

图8 word版 初中物理

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类型四 连接体模型

9.如图9所示,用细线将边长为1 dm、重为6 N的正方体A和体积为0.5×10-3 m3球体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0.12 m,水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,求:

(1)A上表面所受水的压强。

(2)B所受重力的大小。

(3)细线对B的拉力大小。

图9

10.如图10所示,放在水平桌面上的圆柱形容器的底面积为200 cm2,其中装有适量水,将边长为10 cm的正方体物块放入容器中,物块漂浮于水面静止,发现此时容器中的液面升高了3 cm(容器内水未溢出),已知水的密度为1×103 kg/m3,g取10 N/kg。

(1)求水对容器底部的压力增大了多少?

(2)若物块下用一轻绳系一石块,静止后物块上表面恰好与液面相平,石块未沉底,不计绳重及体积。已知石块质量为3 kg,求石块体积。 word版 初中物理

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图10

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8 / 12 参考答案

1.解:(1)由阿基米德原理可知,长方体物块受到的浮力F浮=ρgV排=ρgS(L-h)。

(2)由于物块漂浮,则有G=F浮,即ρ物gSL=ρgS(L-h),解得ρ物=。

2.解:(1)正方体受到的浮力F浮=F2-F1=15 N-5 N=10 N。

(2)物体悬浮时排开液体的体积和自身的体积相等,

则V排=V=L3=(10 cm)3=1000 cm3=1×10-3 m3,

由F浮=ρgV排可得液体的密度ρ===1×103 kg/m3。

(3)正方体下表面的面积S=L2=(10 cm)2=100 cm2=1×10-2 m2,

液体对物体下表面的压强p===1.5×103 Pa,

由p=ρgh可得,正方体下表面到液面的距离

h下===0.15 m=15 cm。

3.解:(1)正方体物块轻轻放入水中,当其静止时,处于漂浮状态,所以F浮=G物,

根据F浮=ρ水gV排、G=mg和ρ物=可得ρ水gV排=ρ物gV物,

即1×103 kg/m3×10 N/kg×(0.2 m)2×(0.2 m-0.05 m)=ρ物×10 N/kg×(0.2 m)3,

解得ρ物=0.75×103 kg/m3。

(2)由图乙(或题)可知,图乙中物块浸入水中的体积为物块体积的一半,由阿基米德原理可知,此时物块受到的浮力为F浮'=ρ水gV排'=1×103 kg/m3×10 N/kg×(0.2 m)2×0.1 m=40 N,

物块的重力为G=mg=ρ物gV物=0.75×103 kg/m3×10 N/kg×(0.2 m)3=60 N;

因物块保持静止,处于平衡状态,则物块受到的拉力为F=G-F浮'=60 N-40 N=20 N。

4.解:(1)G=mg=0.6 kg×10 N/kg=6 N,

物块露出水面部分的体积V1=S容Δh=100×10-4 m2×2×10-2 m=2×10-4 m3,

物块的总体积V===5×10-4 m3, word版 初中物理

9 / 12 物体排开水的体积V2=V×=5×10-4 m3×=3×10-4 m3,

物块受到的浮力=ρ水gV2=103 kg/m3×10 N/kg×3×10-4 m3=3 N,

细线对物块的拉力F=G-=6 N-3 N=3 N。

(2)物块的密度ρ===1.2×103 kg/m3。

(3)剪断细线后,物块沉底,所受浮力F浮=ρ水gV=103 kg/m3×10 N/kg×5×10-4 m3=5 N,

物块受到玻璃水槽的支持力F支=G-F浮=6 N-5 N=1 N;

物块对玻璃水槽底部的压力F压与F支为一对相互作用力,大小相等,则F压=F支=1 N。

5.解:(1)铁块体积V铁===2×10-4 m3,

由于V排=V铁=2×10-4 m3,

则F浮=ρ水V排g=1.0×103 kg/m3×2×10-4 m3×10 N/kg=2 N。

(2)由FN+F浮=G得铁块受到的支持力FN=G-F浮=mg-F浮=0.54 kg×10 N/kg-2 N=3.4 N。

因铁块对容器底部的压力F压与FN为一对相互作用力,二者大小相等,则F压=3.4 N。

(3)取出铁块后容器中水面下降的深度为Δh,则有

S容Δh=V排,V排=V铁=S铁h,Δh==×5 cm=1 cm,

取出铁块后容器中水的深度h1为h1=h-Δh=5 cm-1 cm=4 cm=4×10-2 m,

则p=ρ水gh1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4×10-2 m=400 Pa。

6.解:(1)图甲中金属圆筒漂浮,所以F浮=G筒=2 N,

根据阿基米德原理得V排===2×10-4 m3,

金属圆筒高h===0.3 m,

图乙中水对金属圆筒底部的压强p=ρ水gh=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m=3×103 Pa。

(2)图乙中某液体与金属圆筒总重为G总=F浮'=F浮=×2 N=3 N,则G液=G总-G筒=3 N-2 N=1 N,

该液体的密度ρ液===800 kg/m3。