【中考物理复习课件】计算题专题1 有关密度、压强和浮力的计算
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原题呈现例水平桌面上放着一个底面积为100cm 2的容器,倒入12cm 深的水。
如图1甲所示,用弹簧测力计挂着一个圆柱体从水面缓慢匀速浸入水中;根据测得的数据绘制出弹簧测力计示数F 与圆柱体下表面距液面高度h 的关系如图1乙所示。
(ρ水=1.0×103kg/m 3,g =10N/kg )求:(1)圆柱体恰好浸没时,圆柱体受到的浮力;(2)圆柱体恰好浸没时,容器底受到的水的压强;(3)圆柱体的密度。
破解策略本题考查了阿基米德原理、液体压强公式的应用,利用好称重法并且能从图象得出相关信息是解题的关键。
(1)由图象可知,当h =0cm 时,圆柱体处于空气中,弹簧测力计示数F 1=3N ,则圆柱体重力G =F 1=3N ;当h =5cm 后,弹簧测力计的示数F 2=2N 且不变,说明此时圆柱体浸没在水中,对圆柱体进行受力分析,其受到拉力和浮力的合力与其重力平衡,则圆柱体浸没后受到的浮力F 浮=G -F 2=3N -2N =1N 。
(2)圆柱体恰好浸没时,根据阿基米德原理,由F 浮=G 排=ρ液gV 排可得,圆柱体排图1甲乙12cm001122334455N 中考物理考点密度、压强、浮力综合计算开水的体积V 排=F 浮ρ水g=1N 1.0×103kg/m 3×10N/kg=10-4m 3=100cm 3,则水面升高的高度Δh =V 排S 容=100cm 3100cm 2=1cm ,则此时水的深度h =h 0+Δh =12cm +1cm =13cm =0.13m (注意单位换算),容器底受到水的压强p =ρ水gh =1.0×103kg∕m 3×10N/kg ×0.13m =1.3×103Pa 。
(3)圆柱体浸没时,圆柱体的体积等于排开水的体积,即V =V 排=100cm 3=1×10-4m 3。
根据G =mg 可得圆柱体的质量m =G g =3N10N/kg =0.3kg ,圆柱体的密度ρ=m V =0.3kg 1×10-4m 3=3×103kg/m 3。
计算题专题
第一课时有关密度、压强
和浮力的计算
要点考点聚焦
课前热身
典型例题解析
方法小结
课时训练
要点考点聚焦
密度、压强和浮力计算题是力学中的必考内容,常作为中考中的压轴题.复习时要注意对学生加强训练.
1.有一均匀的木质圆柱体长20 cm,底面积为200 cm2,底部由一根细线系在圆柱形容器底的中央,如图3-1-1所示,容器底面积为400 cm2细线的最大承受力为11.76 N,当容器内水深20 cm时,圆柱体有2/5体积露出水面,此时细线恰好被拉直,且线中拉力为零,求:(1)圆柱体的密度;(2)若再向容器内注水,水面升高多少时细线刚好被拉断?(3)当细线被拉断后,圆柱体上浮到水面静止时,水对容器底部的压强使细线拉断时改变了多少帕?
【答案】(1)ρ
水=0.6×103kg/m3
(2)Δh=6 cm
(3) Δp=294 Pa
图3-1-1
2.如图3-1-2所示,在面积为0.5 m2的方形水平桌面中央放有一只装满酒精的圆柱容器( ρ酒精=0.8×103kg/m3)容器
底面积为500 cm2,现将一质量为0.9 kg、密度为
0.9×103 kg/m3的实心小球放入容器中(小球不溶于酒精)
图3-1-2
(1)试判断小球静止时是漂浮、悬浮还是沉在容器底部?
(2)此时小球所受浮力是多少?
(3)小球放入容器前后,容器对水平桌面的压强变化了多少?【答案】(1)沉在容器底部(2)7.84 N (3)Δp=19.6 Pa
【例1】一只底面积为0.0 1m 2的盛水烧杯放在面积为1.4 m 2的水平桌面上,烧杯和水的总重量为11 N.烧杯高为0.12 m ,杯中水深0.1 m ,求:
(1)杯底受到水的压强和压力.
(2)桌面受到杯底的压强和压力.
解:(1)杯底受到水的压强
p =ρgh =1.0×103×10×0.1 Pa=103Pa
杯底受到水的压力
F =p ·S =103×0.01 N=10 N
(2)桌面受到杯底的压力
F′=G 杯+G 水=11 N
桌面受到杯底的压强
1100Pa Pa 01
011===.'S 'F 'P
【例2】某同学用弹簧测力计、烧杯、水和细线测定石块的密度,他先用弹簧测力计测出石块受到的重力为2 N ,再将石块完全浸没在水中,静止时弹簧测力计的示数为
1.2 N ,则石块的密度是多少?
解:F 浮=G -F =2-1.2(N )=0.8N
353m 10810
100180-⨯=⨯⨯===..g F V F 水浮排浮ρkg kg g G m 0.210
2===石33//cm kg cm kg 35105210
820⨯=⨯==-..V m 石石则ρ
【例3】一实心塑料块漂浮在水面上时,排开水的体积为300 cm 2,塑料块的质量是多大?当在塑料块上放置一个重量为2 N 的砝码后,塑料块刚好没入水中,问此时塑料块受到的浮力是多大?塑料块的密度是多大?
解:(1)当塑料块漂浮在水面上时,受到的浮力
F 浮1=ρ水gV 排=1×103×10×300×10-6N=3 N
物体漂浮
F 浮=
G 物=3 N 则塑料块的质量(2)当再加上2 N 的砝码后,塑料块仍然漂浮
则根据二力平衡
F 浮2=
G 物+G 砝=3+2(N)=5 N 此时(3)塑料块的密度kg kg g G m 0.3103===34332m
105m 10
1015-⨯=⨯⨯===g F V V 水浮排塑ρ3334m 103010530m /kg .m /kg .V ⨯=⨯==-塑ρ
【例4】如图3-1-3所示,密度为0.6×103 kg/m3,体积为10 -3m3的正方体木块,用一质量可忽略不计的细绳,两端分别系于木块底部中心和柱形容器底部的中心,细绳对木块的最大拉力为3 N ,容器内有一定质量的水,木块处于漂浮状态,但细绳仍然松软,对木块没有拉力求:
(1)木块浸入水中的体积是多大?
(2)向容器中注水(容器容量足够大)直到细绳对木块的拉力达到最大值,在细绳处于断裂前的一瞬间停止注水,则此时木块浸入水中的体积是多大?
(3)细绳断裂后,木块再次漂浮,若柱形容器底面积为
2×102m2,细绳断裂瞬间停止注水,则此时容器里的水面与细绳断裂前的瞬间相比高度变化了多少?
图3-1-3
解析
解:(1)由于木块漂浮,则有F 浮=G 木=ρ木gV 木=0.6×103×10×10-3N=6 N
(2)当细绳中拉力达到最大值时有
F′浮=G 木+F 拉=6+3(N)=9 N
(3)细绳剪断后,木块再次漂浮
V″排=V 排=6×10-4m 3
V″排<V ′排所以水面下降,下降的高度为
=1.5×10-2m=1.5 cm 3433106101016m m g F V -⨯=⨯⨯==水浮排ρ343310910
1019m m 'V -⨯=⨯⨯=排m 10
2106109-244---⨯⨯-⨯=容排
排S ''V 'V Δh=ΔV / S 容=
方法小结
解这类问题时,要分清固体、液体压强的不同解法,求解浮力问题时要注意,求浮力的四种方法的正确选择.
课时训练
1.某同学想知道某种液体的密度,但由于条件所限,他不能直接测出这种液体的质量或重力,于是他就利用学过的浮力知识设计了一种求密度的方法:先将重1 N的小金属筒口朝上放入水中,筒有1/2的体积浸没在水中;然后他取100 cm3的这种液体装入小筒;将筒又放入水中,筒的1/10体积露出水面,通过计算他知道了这种液体的密度,请问这种液体的密渡是多少?(g取10N/kg)
【答案】0.8×103kg/m3
2.如图3-1-4所示,正方体木块漂浮在水面上,有总体积的1/5 露出水面,不可伸长的悬绳处于松弛状态.已知绳子能承受的最大拉力为5 N ,木块边长为0 .1 m ,容器底面积为0.03 m 2,容器底部有一阀门K ,求:
(1)木块的密度;
(2)打开阀门使水缓慢流出,在细绳
断裂前一瞬间关闭阀门,此时木块
排开水的体积为多少?
(3)在细绳断后木块再次漂浮时,容
器底受到水的压强与断绳前的瞬间
相比,容器底受到水的压强如何变
化?改变了多少?(g 取10 N/kg)
【答案】(1)0.8×103kg/m 3
(2)3×10-4m 3(3)压强增大了Δp=250 Pa
课时训练
图3-1-4。