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专题09浮力之液面升降、切割问题、剪绳和球船(解析版)_8、物理总复习_8.中考物理总复习_2023年中考复习资料_二轮复习_备战2023年中考物理二轮四大模块针对集训(全国通用)

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文档文本内容

模块一 力学
专题09 浮力之液面升降、切割问题、剪绳和球船
*知识与方法
一、液面升降
1.多情景:如下图所示,容器中盛有一定量的水,在水面上漂浮着木块,在它上面放着一实心铁块。
(1)若将铁块系在木块下面,再放回容器中,发现铁块未与容器底部接触,此时水面将如何变化?
(2)如果将该细线剪断,当木块与铁块都静止时,水面将如何变化?
解题方法:比较不同情景下的V 前后变化。
排
分别对三个情景下的木块和铁块进行整体受力分析
情景一: 情景二: 情景三:
情景一:∵木块和铁块整体漂浮静止
∴G +G =F = ρ gV ①
铁 木 浮1 水 排1
情景二:∵木块和铁块整体漂浮静止
∴G +G =F = ρ gV ②
铁 木 浮2 水 排2
∵①=②
∴V =V
排1 排2
∴水面将不变
情景三:∵木块和铁块整体漂浮静止∴G +G =F +F =ρ gV +F ③
铁 木 浮3 支 水 排3 支
将①代入③中,得:ρ gV =ρ gV +F
水 排1 水 排3 支
F
支
ρ g
整理得:V = V — 水
排3 排1
∴水面将下降
2.冰化水:(1)一个圆柱形容器的水面上(水未装满)漂着一块冰,当冰全部熔化后,水面将如何变化?
(2)若容器内装的是盐水,当冰全部熔化后,水面将如何变化?
(3)若容器内装的是酒精,当冰全部熔化后,水面将如何变化?
解题方法:比较V 和V 之间的关系
排 水
(1)∵冰漂浮在水面上静止,∴F =G
浮水 冰
∵冰化成水后m不变,∴G =G
冰 水
∴F =G
浮水 水
∴ ρ gV =ρ gV
水 排 水 水
∴V =V
排 水
∴水面不变
(2)∵冰漂浮在盐水上静止,∴F =G
浮盐 冰
∵冰化成水后m不变,∴G =G
冰 水
∴F =G
浮盐 水
∴ ρ gV =ρ gV
盐 排 水 水
∵ρ >ρ ,∴V <V
盐 水 排 水
∴液面将上升
(3)∵ρ <ρ ∴冰沉底,浸没在酒精中
酒 冰
∴V =V
排 冰
∵冰化成水后m不变,ρ <ρ ,∴V >V
冰 水 冰 水
∴V >V
排 水
∴液面将下降
记忆口诀:酒降盐升水不变
实质:
①ρ <ρ =ρ ,液面将下降②ρ <ρ <ρ ,液面将升高③ρ <ρ <ρ ,液面将下降④ρ >ρ ,液面将下
冰 液 水 冰 水 液 冰 液 水 冰 液
降
二、切割问题一实心木块漂浮在水中,如图所示。
(1)若沿a a′ 截去上半部分,木块将会如何运动?
(2)若沿b b′ 截去右半部分,木块将会如何运动?
(3)若沿c c′ 截去下半部分,木块将会如何运动?
b
a a′
c c′
b′
解题方法:比较切割后G′ 和F′ 的大小
物 浮
(1)∵木块漂浮静止∴ F =G
浮 木
∵ 沿aa′截取上半部分后,V 不变,V 减小
排 木
∴F 不变,G 减小
浮 木
∴F′ >G′ ∴ 上浮一些
浮 木
1
n
(2)假设截去了木块体积的
1 n—1 1 n—1
n n n n
∴V ′= V — V = V ,V ′= V — V = V
排 排 排 排 木 木 木 木
∵木块漂浮静止∴ F =G ,∴ρ gV =ρ gV
浮 木 水 排 木 木
n—1 n—1
n n
∵F ′=ρ gV ′=ρ g V ,G ′=ρ gV ′=ρ g V
浮 水 排 水 排 木 木 木 木 木
∴F′ = G′ ∴ 静止不动
浮 木
(3)∵木块漂浮静止∴ F =G
浮 木
沿cc′截取下半部分后
∴ F′ =ρ gV′ =ρ g(V −V )=F −ρ gV
浮 水 排 水 排 切 浮 水 切
∴ G′ =ρ gV′ =ρ g(V −V )=G −ρ gV
木 木 木 木 木 切 木 木 切
∵ρ gV >ρ gV
水 切 木 切
∴F′ <G′ ∴ 下沉一些
浮 木
三、剪绳
如图所示,一个质量分布均与的物体被固定在容器底部的一根细线拉住后完全浸没在液体中静止,绳子拉
力为F ;将绳子剪断后物体最终漂浮在液面上。
拉剪绳前后的相关物理量变化:
1. 甲图:∵物体静止,∴ F =G +F
浮甲 物 拉
乙图:∵物体漂浮静止,∴ F =G
浮乙 物
∴物体所受浮力减小了F 。
拉
2.甲图:对液体受力分析:F = F =F +G =F +G ①
液压甲 支甲 物对液甲 液 浮甲 液
乙图:对液体受力分析:F = F =F +G =F +G ②
液压乙 支乙 物对液乙 液 浮乙 液
∴①—②得:F —F = F —F =F
液压甲 液压乙 浮甲 浮乙 拉
∴液体对容器底部的压力减小了F ;
拉
3.由上述两个结论得:ΔF =ΔF =F
液压 浮 拉
∵ΔF =Δp S =ρ gΔhS =ΔF =F
液压 液 容器 液 容器 浮 拉
F
拉
ρ gS
∴Δh= 液 容器
F
拉
ρ gS
∴液面高度下降了Δh= 液 容器
4. ∵F =G +G ,前后两次G +G 不变
压 液 物 液 物
∴容器对桌面的压力不变。
四、球船
如图所示,容器中盛有一定量的液体,在液面上漂浮着木块(船),在它上面放着一实心铁块(球);再
将铁块系在木块下面,再放回容器中,绳子拉力为F ,铁块未与容器底部接触;最后将该细线剪断,铁
拉
块沉底,受到容器支持力为F 。
支
情景二与情景一相比:1. ∵G +G =F ,G +G =F ,∴整体所受浮力不变;
铁 木 浮1 铁 木 浮2
2. ∵ ΔF =ΔF =0,∴液体对容器底部的压力不变;
液压 浮
3. ∵V = V ,∴液面高度不变;
排1 排2
4. ∵F =G +G +G ,∴不变容器对桌面的压力不变。
压 液 木 铁
情景三与情景二相比:
1.∵G +G =F
铁 木 浮2
G +G =F +F
铁 木 浮3 支
∴F = F —F
浮3 浮2 支
∴整体所受浮力减小了F ;
支
2.∵ ΔF =ΔF =F ,∴液体对容器底部的压力减小了F ;
液压 浮 支 支
3. ∵ΔF =Δp S =ρ gΔhS =ΔF = F ,
液压 液 容器 液 容器 浮 支
F
支
ρ gS
∴液面高度下降了Δh= 液 容器;
4. ∵F =G +G +G ,∴不变容器对桌面的压力不变。
压 液 木 铁
*针对训练
一、单选题
1.(2022·山东淄博·统考中考真题)小明洗碗时发现,同一只碗可以漂浮在水面上,也可以沉入水底,如
图所示。下列说法正确的是( )
A.碗漂浮时所受的浮力大于它所受的重力
B.碗漂浮时所受的浮力等于它排开的水所受的重力
C.碗沉底时所受的浮力大于它漂浮时所受的浮力
D.碗沉底时排开水的体积等于它漂浮时排开水的体积
【答案】B
【解析】A.当碗漂浮时,碗静止在水面上处于平衡状态,所受的浮力和重力二力平衡,浮力等于碗的重
力,故A错误;
B.当碗漂浮时,根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力的大小等于物体排开液体所受的重力的大小,
故B正确;CD.当碗沉底后,浮力小于自身重力,漂浮时浮力等于自身重力,所以沉底时所受的浮力小于漂浮时受到
的浮力;根据阿基米德原理 ,碗沉底时排开水的体积小于它漂浮时排开水的体积,故CD错误。
故选B。
2.(2022·浙江湖州·中考真题)两个边长相同、材料不同的实心正方体甲和乙,用质量不计的细线连接,
轻轻放入某液体中,静止后悬浮,细线处于绷紧状态,如图所示。则( )
A.甲受到的浮力比乙受到的浮力大
B.甲的密度与液体的密度相等
C.如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,容器底部受到的压力大小不变
D.如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,容器底部受到液体的压强不变
【答案】C
【解析】A.由于甲乙体积相同且浸没,根据 知, 甲受到的浮力等于乙受到的浮力。故A不
符合题意;
B.由于甲在绳子拉力的作用下浸没与液体中,根据物体浮沉条件知,其密度应小于液体。故B不符合题
意;
C.柱形容器中,容器底部受到的压力大小等于液体与物体的总重力,细线剪断后,液体与物体的总重力
不变,则容器底部受到的压力大小不变,故C符合题意;
D.将细线剪断后,甲、乙再次静止后,根据以上分析可知整体所受浮力变小,液体密度一定,物体排开
液体体积减小,液面下降,容器底部受到液体的压强变小。故D不符合题意。
故选C。
二、多选题
3.(2022·四川成都·统考二模)如图所示,一底面积为S、足够高的圆柱形容器A放置于水平地面上,里
0
面盛有适量的水,水的深度为h。现将一质量为m、底面积为S 的实心金属圆柱体B竖直放入容器A中,
1圆柱体B沉入容器底,待静止后,水的深度恰好为B高度的一半。则下列判断正确的是( )
A.金属圆柱体B的高度为 B.金属圆柱体B的体积为
C.容器中水面上升的高度为 D.金属圆柱体B的密度为
【答案】AC
【解析】圆柱体B沉入容器底并静止后,容器内水的面积为(S-S),水的深度为hx圆柱放入前后,水的总
0 1
体积不变,即S×h=(S-S)×hx
0 0 1
故
所以,圆柱体B高度为
圆柱体B的体积为
金属B的密度为
容器内水上升的高度
故AC正确,BD错误。
故选AC。
4.(2022·辽宁·统考中考真题)水平桌面上有甲、乙两个相同的圆柱形容器,分别装入密度不同的液体。
A、B是两个体积相等的小球。用细线将A球系在轻质木棍上,木棍搭在甲容器壁上。B球与固定在容器
底部的细线相连(不计细线和木棍的质量),且两根细线均受拉力。静止时液面如图所示。液体对容器底部的压强相等,C、D两点距容器底高度相等。下列说法正确的是( )
A.A球的密度小于B球的密度
B.C点的压强小于D点的压强
C.若剪断甲容器中的细线,甲容器对桌面的压力不变
D.若剪断乙容器中的细线,液体对容器底的压强变小
【答案】BCD
【解析】A.由题意知液体对容器底部的压强相等,即
由图示可知 ,故 。又由题意知A、B是两个体积相等的小球,用细线将A球系在轻质木棍
上,木棍搭在甲容器壁上。B球与固定在容器底部的细线相连(不计细线和木棍的质量),且两根细线均
受拉力。这说明A球如果没有绳子拉将下沉,B球没有绳子拉将上浮。故可判断A球密度大于甲液体密度,
B球密度小于乙液体密度。故A球密度大于B球的密度,故A错误;
B.液体对容器底部的压强相等,即p =p ,又C、D两点距容器底高度相等,且 ,故p >p ,
甲 乙 C下 D下
得p <p ,即C点的压强小于D点的压强。故B正确;
C上 D上
C.因木棍搭在甲容器壁上,剪断甲容器中的细线前,甲容器对桌面的压力等于容器、A球和液体的总重
力,剪断甲容器中的细线后,甲容器对桌面的压力还是等于容器、A球和液体的总重力,即甲容器对桌面
的压力不变。故C正确;
D.由题意知若剪断乙容器中的细线,B球将上浮,液面高度将下降,故此时液体对容器底的压强变小,
故D正确。
故选BCD。
5.(2022·辽宁营口·统考中考真题)如图所示,水平桌面上盛有适量盐水的烧杯中,漂浮 着冰块A,悬
浮着物块B。当冰块A完全熔化后,下列分析正确的是( )A.烧杯中盐水的密度变小 B.烧杯内液面不发生变化
C.杯底受到液体的压强变小 D.物块B受到的浮力变小
【答案】ACD
【解析】A.由于水的密度小于盐水密度,冰块完全熔化为水后,会使原来盐水的密度变小,故A正确;
B.冰块漂浮在盐水中,F =G ,冰熔化成水后,质量不变,所以有F =G ,则ρ gV =ρ gV
浮 冰 浮 水 盐水 排 水 水
因为ρ >ρ ,所以V <V ,即原来冰块排开盐水的体积小于冰块熔化的水的体积,所以液面会升高,故
盐水 水 排 水
B错误;
CD.冰块未熔化时,A漂浮,B悬浮,液体对容器底部的压力等于液体、冰块A、物块B的总重力。冰块
熔化后,液体密度变小,根据公式F =ρ gV 可知,物块B受到的浮力变小,小于自身重力,将会下沉
浮 液 排
到容器底部,受到容器底部的支持力,所以液体对容器底部的压力会变小。根据公式 可知,在容器
底面积不变的情况下,杯底受到液体的压强变小,故CD正确。
故选ACD。
6.(2022·山东青岛·校考二模)在底面积为S的薄壁柱形容器内注入适量的水,让空烧杯漂浮在水面上,
测出水的深度为h,如图所示:再将一金属球放入烧杯中,此时烧杯仍漂浮在水面上,测出水的深为h,
0 1
最后将该金属球取出放入水中(空烧杯仍漂浮在水面上,待金属球沉底后测出水的深度为h,已知水的密
2
度为 ,以下说法正确的是( )
水
A.金属球的质量为:
B.浸没时金属球受到的浮力:C.金属球的密度为
D.金属球沉底后,它对容器底的压力为
【答案】BC
【解析】当装有金属球的烧杯漂浮在盛有水的大容器水面上,排开液体体积增加量为
根据漂浮的条件可得
则金属球的质量为
金属球沉入水底后
所以金属球的密度
金属球浸入水中后受到的浮力为
金属球沉入水底后,它对容器底部的压力为
故BC正确,AD错误。
故选BC。
三、计算题
7.(2022·广西贺州·统考模拟预测)如图所示,底面积为100cm2的长方形容器里盛满水,将一个底部粗
糙的金属瓢放在容器中的水面上,水溢出一部分。将金属瓢取出,水面下降了5cm,再将金属瓢沉入水中,
静止在容器底部,液面又上升了2cm。(已知水的密度为ρ =1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
水
(1)金属瓢受到的浮力;
(2)金属瓢漂浮在水面和沉入水底,水对容器底部的压强变化了多少;
(3)金属瓢静止在容器底部时,容器对金属瓢的支持力是多少。【答案】(1)5N;(2)300Pa;(3)3N
【解析】解:(1)金属瓢漂浮时排开水的体积V =Sh=100cm2×5cm=500cm3=5×10-4m3
排 1
金属瓢受到的浮力F =ρ gV =1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-4m3=5N
浮 水 排
(2)金属瓢漂浮在水面和沉入水底时,容器内水深度下降的高度h=h-h=5cm-2cm=3cm=0.03m
3 1 2
水对容器底部的压强变化了Δp=ρ gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300Pa
水 3
(3)金属瓢静止在容器底部时,排开水的体积V ′=Sh=100cm2×2cm=200cm3=2×10-4m3
排 2
受到的浮力F ′=ρ gV ′=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=2N
浮 水 排
金属瓢漂浮时浮力等于其重力,对金属瓢受力分析可知F +F ′=G
支持 浮
则F =G-F ′=5N-2N=3N
支持 浮
答:(1)金属瓢受到的浮力是5N;
(2)金属瓢漂浮在水面和沉入水底,水对容器底部的压强变化了300Pa;
(3)金属瓢静止在容器底部时,容器对金属瓢的支持力是3N。
8.(2022·内蒙古包头·校考三模)如图甲所示,为了打捞铁牛,有个名叫怀丙的和尚让人们用两艘大船装
满泥沙,用铁索将铁牛拴到大船上,然后卸掉船里的泥沙,随着船逐渐上浮,铁牛在河底淤泥中被拉了出
来。其模型如图乙所示,已知物体A是边长为0.1m的正方体,物体B的底面积为0.04m2,高为0.5m,质
量为10kg,现将AB用细线连接,细线拉直但无拉力,此时水深0.5m,容器的底面积为0.12m2,然后沿水
平方向切物体B,切去的高度Δh与细线的拉力F 的关系如图丙所示。(已知细线不伸长)(g=10N/kg,
拉
ρ =1.0×103kg/m3)求:
水
(1)物体A受到的浮力;
(2)细线拉直但无拉力时,水对物体A上表面的压力;
(3)当水面下降5cm时,B剩余的重力是多少。【答案】(1)10N;(2)40N;(3)30N
【解析】解:(1)物体A浸没在水中,其排开液体的体积等于其自身体积,故
物体A受到的浮力
(2)根据题意可知,水深0.5m,则A的上表面距水面的距离
根据液体压强规律,A的上表面受到水的压强
所以A的上表面受到水的压力为
(3)物体B的质量为10kg,其重力为
开始时,细线拉直但无拉力,故物体B处于漂浮状态,由漂浮条件可知,B受到的浮力大小等于其重力,
即
由阿基米德原理可知B排开液体的体积
当水面下降5cm时,排开水的变化量
由于水面下降,故此时B排开水的体积减少,为
此时B受到的浮力为
由图丙可知,物体B切去Δh后,B上浮,对A产生拉力,绳子的拉力为F=10N,对物体B受力分析,其
受到竖直向下的重力、绳的拉力,竖直向上的浮力,三力平衡,故B剩余的重力答:(1)物体A受到的浮力是10N;
(2)细线拉直但无拉力时,水对物体A上表面的压力是40N;
(3)当水面下降5cm时,B剩余的重量是30N。
9.(2022·四川成都·统考中考真题)如图所示,放置在水平桌面上的甲、乙两个相同薄壁圆柱形容器,高
度为h,底面积为S=100cm2,甲容器内装有水,圆柱形实心物体浸没在水底。物体高度为h=8cm,底面
1 1 2
积为S=30cm2,密度为ρ;乙容器内装有质量为m,密度为ρ 的某种液体。忽略物体吸附液体等次要因素,
2 2 3
已知ρ =1.0×103kg/m3,g=10N/kg。
水
(1)求物体浸没水底时所受的浮力大小;
(2)将物体从甲容器底部竖直缓慢提升,直到物体上表面高出水面5cm时停止,求这个过程中,水对容
器底部的压强变化量;
(3)将物体从甲容器取出后,再缓慢放入乙容器内,为保证液体不会溢出,求乙容器内液体质量m的取
值范围(用ρ、ρ、h、h、S、S 表示)。
2 3 1 2 1 2
【答案】(1)2.4N;(2)150Pa;(3)当 时, ;当 时,
【解析】解:(1)由 知道,物体浸没水底时所受的浮力大小
F =ρ gV =ρ gSh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30×10-4m2×8×10-2m=2.4N
浮 水 排 水 2 2
(2)由体积关系得,水面下降的距离为
由p=ρ gh知道,水对容器底部的压强变化量为
水
(3)若ρ≥ρ,液体最多时,物体浸没,此时液体体积为
2 3此时液体质量为
若ρ<ρ,液体最多时,物体漂浮,此时F ′=G
2 3 浮 物
即
液体体积为
所以,液体质量为
综合上述分析可得,液体质量m的取值范围为,当 时
当 时
答:(1)物体浸没水底时所受的浮力大小是2.4N;
(2)这个过程中,水对容器底部的压强变化量是150Pa;
(3)乙容器内液体质量m的取值范围是当 时, ;当 时,
。
10.(2022·山东青岛·统考中考真题)某兴趣小组制作了一只平底小船,重力为1.2N,放在水平桌面上,
与桌面的接触面积为 。
(1)求小船对水平桌面的压强;
(2)如图甲所示,把小船放入盛有适量水的长方体水槽中,漂浮在水面上。在小船中放入金属块后,小
船仍漂浮在水面上,排开水的体积增加了 。求金属块的质量(g=10N/kg,
);
(3)小组成员通过探究发现,可以利用图甲装置的液面升降来测量物体的质量和体积,从而求出物体的
密度。实际测量过程中,发现水面升降不明显,于是想出了一个将水面升降放大的方法:如图乙所示,使
一束激光与水平面成 角斜射到水面,反射光照射在水平标尺上的A点;当水面上升 时,光点A移动
了距离l,推理可知二者关系为 ,改变 角可调节放大倍数;实际测量时,保持入射光不变,标记光点A的位置。将待测物体放入小船中,小船仍漂浮,光点A移动的距离记为 ;将物体从小船中取
出,使其浸没于水中,光点A移动的距离记为 。请你推导出物体密度 的表达式(水的密度用 表示)。
【答案】(1)120Pa;(2)0.2kg;(3)
【解析】解:(1)小船对水平桌面的压力
小船对水平桌面的压强
(2)由浮沉条件和阿基米德原理得,金属块的重力
由 得,金属块的质量
(3)依题意得,将待测物体放入小船中,液面升高
由浮沉条件和阿基米德原理得
将物体从小船中取出,使其浸没于水中,液面升高
物体的体积为
物体密度为
答:(1)小船对水平桌面的压强120Pa;(2)金属块的质量0.2kg;
(3)物体密度 为 。
11.(2022·四川巴中·中考真题)小红用菜盆盛水清洗樱桃时,将一个塑料水果盘漂浮在菜盆里的水面上
盛放樱桃,当她把水里的樱桃捞起来放入果盘后,发现菜盆里的水位有所变化。为一探究竟,她用一个水
槽、一个长方体空盒A、一个正方体金属块B设计了如图的实验来研究。已知水槽的底面积为200cm2,空
盒A底面积为100cm2,金属块B边长为5cm。她先把金属块B放入水槽中沉底,当空盒A漂浮在水面上
时,盒底浸入水中1cm深。整个实验中,水槽里的水未溢出。(ρ =7.0×103kg/m3)
B
(1)空盒A漂浮在水面上时,求盒底部受到水的压强大小;
(2)求空盒A漂浮在水面上时所受浮力的大小;
(3)小红把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时,求盒A受到的浮力的大小;(金属块B
上附着的水忽略不计)
(4)第(3)问中水槽里的水位与之前相比会上升还是下降?请算出水槽里水位变化的高度。
【答案】(1)100Pa;(2)1N;(3)9.75N;(4)上升,3.75cm
【解析】解:(1)由题意可知,A盒盒底所处的深度为1cm,即0.01m,由 可知,盒底部受到水
的压强
(2)由题意可知,空盒A底面积为100cm2,即0.01m2入水中1cm深,即0.01m,故空盒A排开水的体积
由 可知,空盒A漂浮在水面上时所受浮力
(3)由题意可知,金属块B的重力
小红把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时,盒A受到的浮力的大小与盒A和金属块B的重力大小之和相等,即
(4)金属块B在水中时受到的浮力
把金属块B从水中捞起后放进盒A中时,将A、B视为一个整体,此时该整体所受的浮力变化量
该整体排开水的体积的变化量
故水槽里水位变化的高度
水槽里的水位与之前相比会上升。
答:(1)空盒A漂浮在水面上时,盒底部受到水的压强为100Pa;
(2)空盒A漂浮在水面上时所受浮力为1N;
(3)水槽里的水位与之前相比会上升,水槽里水位变化的高度为3.75cm。
12.(2020·上海·九年级校联考专题练习)在一底面积为1.5×10-2米2的圆柱形容器内放入一个密度均匀的
质量为0.6千克、底面积为1×10-2米2、高度为0.08米的柱形木块,然后向容器内注入一定量的水使木块漂
浮在水面上,如图所示,此时水面高度为0.1米:
(1)求水对容器底部的压强p ;
水
(2)求木块浸入水的体积与木块体积之比V :V ;
浸 木
(3)若将木块沿虚线以下部分截去一半后,求木块上表面下降的高度h。
【答案】(1)980Pa;(2)3:4;(3)0.03m
【解析】(1)水对容器底的压强为p =ρ gh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980Pa
水 水
(2)柱状木块的体积为V =Sh=1×10-2m2×0.08m=8×10-4m3
木
∵木块漂浮时受到的浮力和自身的重力相等, ∴根据阿基米德原理可得F =G =m g=ρ gV
浮 木 木 水 排所以木块排开水的体积为
∵V =V =6×10-4m3
浸 排
∴木块浸入水的体积和木块体积之比为V :V =6×10-4m3 :8×10-4m3=3:4
浸 木
(3)将木块沿虚线以下部分截去一半后,木块的质量和体积减半,但剩余部分仍漂浮,根据F =G =m
浮 木 木
g=ρ gV 可知,剩余木块排开水的体积减半,即V’ =3×10-4m3 , 故木块排开水的体积减小量为
水 排 排
ΔV =V -V’ =3×10-4m3
排 排 排
水面相对于地面下降的高度为
由于木块截去一半之后密度不变,截去之后木块露出水面的高度占后来总高度的 ,可知木块上表面相对
于水面下降的高度为h=0.01m;
2
故木块上表面相对于地面下降的高度为Δh=h +h =0.02m+0.01m=0.03m
水面 上
答:(1)求水对容器底部的压强为980Pa;
(2)求木块浸入水的体积与木块体积之比为3:4;
(3)若将木块沿虚线以下部分截去一半后,木块上表面下降的高度为0.03m。