备战中考物理浮力类问题-经典压轴题含答案
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一、初中物理浮力类问题
1.如图所示,两个相同的圆柱形容器被分别盛有甲、乙两种不同液体,液体对容器底部的压强分别为 p甲、p乙,现将两个体积相同的同样材质小球分别浸入这两种液体中,小球在图示位置静止,此时两液面刚好齐平,液体对容器底部压力的变化量分别为ΔF甲、ΔF乙,下列关系式正确的是( )
A.p甲>p乙,ΔF甲>ΔF乙 B.p甲>p乙,ΔF甲=ΔF乙
C.p甲<p乙,ΔF甲<ΔF乙 D.p甲<p乙,ΔF甲=ΔF乙
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
将两个体积相同的材质相同的小球分别浸入这两种液体中,由图可知,甲中小球漂浮,则
ρ甲>ρ球
乙中小球悬浮,则
ρ乙=ρ球
故
ρ甲>ρ乙
由图可知
V排甲<V排乙
因为放入小球后液面相平,同时可知放入小球前液体的深度
h甲>h乙
所以,根据p=ρgh可知
p甲>p乙
两个体积相同的同样材质的小球,由m=ρV可知小球的质量相等,由G=mg可知小球重力相等,根据漂浮和悬浮可知,浮力都等于球的重力,则将球放入后,容器底部增加的压力都等于球的重力,故增加的压力相等,即
ΔF甲=ΔF乙
故选B。
2.如图所示,柱形容器的底面积为500cm2,重为5N的木块A在水中处于静止状态,此时绳子的拉力为3N。若绳子突然断了,待木块再次静止时,容器中水面将下降的高度是( )
A.4.0×103m B.6.0×10-3m C.1.0×10-2m D.1.6×10-2m
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
木块A静止时,受到重力G,浮力F浮以及绳子的拉力F拉,因为拉力方向为竖直向下,所以三者之间的关系为
FGF浮拉
带入数值得
F浮=5N+3N=8N
由F浮=液g排V,可以得出
-43N10N/0gmk1浮排33液810kg/m8FVg
当绳子断了之后,由于F浮>G,所以物体将上浮,部分露出水面之后F浮变小,直至F浮=G=5N时,漂浮在水面上,此时由F浮=液g排V,可以得出
''33-435N10kg/m10N/g5mk10FVg浮排液
前后排水体积的减小量即为下降部分水的体积
V=排V-'V排=3×10-4m3
所以水面下降的高度
43342310m=6.010m50010mVHS
故选B。
3.如图所示,一薄壁圆柱形容器盛有水,用弹簧测力计竖直吊着重为10牛的实心物块A浸在水中,物块A处于静止状态,与物块A未浸入水中相比较,下列说法正确的是( )
A.物块A受到的浮力等于10牛 B.水对容器底部的压力增加量等于10牛
C.水对容器底部的压力保持不变 D.容器对水平地面的压力增加量小于10牛
【答案】D
【解析】
【详解】
A.由图示可知,测力计的示数不为零,根据F浮= F1-F2,所以可知物块所受的浮力应小于物块的重力10N,故A错误;
B.水对容器底部压力的增加量等于浮力的大小,也小于10N,故B错误;
C.水对容器底部的压力变大(等于浮力),故C错误;
D.容器对水平地面的压力增加量等于10N减去浮力,小于10N,故D正确。
4.如图是工人将重160 N的物体匀速放下的过程,已知物体下降的距离为3 m,用时3
s,工人的拉力为50 N,工人质量为50kg(物体未浸入水中,且不计绳重及摩擦)设此时工人放绳的速度为v1, 滑轮组的效率η1 ;如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2,已知1243∶∶(物体在水中仍匀速下降,动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦,g取10 N/kg) 设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为F浮,工人对地面的压力为F2.则( )
A.v1=1 m/s B.η1=62.5%。 C.F2 =525 N D.F浮=120 N
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.物体下降速度为
3m=1m/s3shvt
因为有4段绳子,所以工人放绳的速度为
441m/s4m/svv1物
故A不符合题意; B.已知物体下降的距离为3 m,因为有4段绳子,所以绳子运动距离
443m12msh
放绳子的做的有用功
160N3m480JWGh有用
放绳子的做的总功
50N12m600JWFs总
滑轮组的效率
1480J100%100%80%600JWW有用总
故B不符合题意;
CD.物体未浸入水中时,不计绳重及摩擦,动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力,由(1)FGGn动可得,动滑轮重力
4450N160N40NGFG动
已知η1:η2=4:3,则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为
213380%60%44
物体完全浸没水中后,滑轮组对物体的拉力做的功为有用功,不计绳重及摩擦,克服动滑轮重力做的功为额外功,则此时滑轮组的机械效率
260%40NWFhFWFhGhF有用拉物拉物总拉物动拉物
解得F拉物=60N;物体的重力为160N,根据公式可得
==160N-60N=100NFGF浮拉物
故D不符合题意;
完全入水后,动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力,由力的平衡条件可得
4FFG绳拉物动
则人对绳子的拉力
1160N40N)25N44()(FFG绳拉物动
因为物体间力的作用是相互的,所以绳子对人的拉力也为25N;人的重力为
50kg10N/kg500NGmg人人
对人进行受力分析可知,人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力,则人受到竖直向上的支持力
500N+25N=525NFGF人绳支
因为物体间力的作用是相互的,则人对地面的压力为525N,故C符合题意。
故选C。
5.将体积相同的A、B两个小球分别放入甲、乙两种液体中,静止时A球漂浮,B球沉底,若两球所受浮力的大小关系为ABFF,则不能得到的结论是( )
A.B乙 B.AB C.甲乙> D.A甲
【答案】B
【解析】
【详解】
根据物体的沉浮条件,由图甲知,A球小漂浮在甲液体中,则
A甲
故D不符合题意,由乙图知,B球在乙液体中沉底,则
B乙
故A不符合题意;已知
ABFF
即
甲乙A排B排gVgV
已知
ABVV
A球漂浮,B球沉底,则
VVA排B排
所以
甲乙>
故C不符合题意;因
A甲,B乙
且
甲乙>
由上述关系不能得出
AB
故B符合题意。
故选B。
6.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N和2.5N.若盐水的密度为1.2×103kg/m3,则下列结论正确的是( )
A.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N
B.物体A的密度为3.2×103kg/m3
C.实验丁中,容器底部受到的压力等于0.3N
D.实验乙中,物体A受到的拉力为10N
【答案】C
【解析】
【详解】
B.实验甲、丙中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N,
由F浮=G﹣F拉可得,F浮=ρ盐水g V排,物体A全部浸没,所以V排等于V物,则:
ρ盐水gV排=G﹣F拉,
V排=V物=GFg拉盐水 ,
将ρ盐水=1.2×103kg/m3、G=4N、F拉=2.8N代入上式可得:
V排=V物=1×10﹣4m3,
物体A的质量:
m=Gg=4N10N/kg=0.4kg,
物体A的密度
ρ=mV物=430.4kg110m=4×103kg/m3
故B错误;
D.物体A在水中受到的浮力:
F浮水=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=1N,
在乙中物体A受到的拉力:
F=G﹣F浮水=4N﹣1N=3N
故D错误;
A.在实验丙中,弹簧测力计的示数:F丙拉=2.8N,在乙中物体A受到的拉力:F=3N,
弹簧测力计的示数比乙中小3N﹣2.8N=0.2N,故A错误;
C.由甲、丙中可知: F浮盐水=G﹣F丙拉=4N﹣2.8N=1.2N,
根据实验丁中物体A对烧杯底部的压力等于支持力
F支=G﹣F浮﹣F丁拉=4N﹣1.2N﹣2.5N=0.3N,
容器底部也受到盐水对它的压力,故压力等于0.3N,故C正确。
7.小红将一块橡皮泥做成船的形状,放在盛有水的烧杯中,发现它漂浮在水面上,然后她再将橡皮泥捏成团放入水中,橡皮泥沉入水底。比较前后两种情况,下列说法正确的是( )
A.橡皮泥漂浮时受到的重力比它沉底时受到的重力小
B.橡皮泥漂浮时受到的浮力比它沉底时受到的浮力大
C.橡皮泥沉底时受到的浮力等于它的重力
D.橡皮泥沉底时排开水的体积与它漂浮时排开水的体积相等
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.物体的重力在水中漂浮和沉底时都不会改变,所以A错误;
BC.漂浮时浮力等于橡皮泥的重力,沉底时浮力小于橡皮泥的重力,所以漂浮时的浮力大于沉底时的浮力,故B正确,C错误;
D.沉底时和漂浮时受到的浮力不等,所以排开水的体积也不等,故D错误。
故选B。
8.如图甲所示,盛有水的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,容器重8N,容器的底面积为
100cm2,在弹簧测力计下悬挂一个长方体金 属块,从水面上方开始以恒定的速度,缓慢直至全部浸没入水中,容器内水的深度由16cm升高到20cm在金属块未触底且水未溢出的过程中,弹簧测力计示数F随时间t变化的图像如图乙所示。若不计水的 阻力,则下列分析不正确的是( )
A.金属块未浸入水中时,水对容器底的压强为1600Pa
B.金属块浸没后受到的浮力为4N