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专题 23 浮力细线加水放水题型
题型 选择题 填空题 作图题 实验题 计算题 总计
题数 15 5 0 0 5 25
一、选择题(共15小题):
1.如图所示,用细线固定不吸水的正方体木块A在水中静止,已知木块A重6N、边长为10cm,容
器底面积为200cm2,现剪断细线,下列说法不正确的是( )
A.剪断细线前,细线对A的拉力为4N
B.物体A上浮至露出水面之前,物体所受浮力不变
C.物体A漂浮后,水对容器底部的压强变化了200Pa
D.物体A漂浮后,容器对桌面的压强变化了200Pa
【答案】D
【解析】解:A、木块的体积:V=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3,
A A
由图可知,剪断细线前,木块浸没在水中,此时木块受到的浮力:
F =ρ gV =ρ gV=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N
浮 水 排 水 A
此时木块A受到竖直向下的重力、绳子的拉力和竖直向上的浮力,由力的平衡条件可知,细线对A
的拉力:F =F ﹣G=10N﹣6N=4N,故A正确;
拉 浮
B、木块A上浮至露出水面之前,排开水的体积都等于木块的体积,即排开水的体积不变,根据 F
浮
=ρ gV 可知,木块A所受浮力不变,故B正确;
水 排
C、因为物块漂浮,所以F ′=G=6N,
浮 A
F ' 6N
木块排开水的体积:V ′= 浮 = =6×10﹣4m3,
排 ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
ΔV V -V ' 1×10-3m3-6×10-4m3
所以液面下降的深度为:Δh= 排= 排 排 = =0.02m,
S S 200×10-4m2
则水对容器底的压强变化量:
Δp=ρ gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa,故C正确;
水
D、容器对水平桌面的压力大小等于容器、容器内的水和物体的重力之和,物体A漂浮后,重力之
F
和没有发生变化,因此容器对水平桌面的压力不变,由p= 可知,容器对桌面的压强不变,故D
S
错误。
故选:D。
2.如图所示,烧杯和水的总质量是600g,烧杯与水平桌面的接触面积是100cm2,将一个质量是
600g、体积是300cm3的实心长方体A用细线吊着,然后将其体积的一半浸入烧杯内的水中。下
列选项错误的是(烧杯厚度忽略不计,杯内水没有溢出,ρ =1.0×103kg/m3,g取10N/kg)(
水
)
A.细线对A的拉力是4.5N
B.水对烧杯底的压强增大了150Pa
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】C.烧杯对水平桌面的压强是750Pa
D.烧杯对水平桌面的压力是12N
【答案】D
1 1
【解析】解:A.实心长方体A的一半体积浸入烧杯内的水中时排开水的体积V = V= ×300cm3=
排 2 2
150cm3=1.5×10﹣4m3,
长方体A受到的浮力F =ρ gV =1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5×10﹣4m3=1.5N,
浮 水 排
长方体A的重力G=mg=600×10﹣3kg×10N/kg=6N,
A A
则细线对物体A的拉力F =G﹣F =6N﹣1.5N=4.5N,故A正确;
拉 A 浮
V 1.5×10-4m3
B.烧杯内水面上升的高度Δh= 排= =0.015m,
S 100×10-4m2
水对烧杯底的压强增大量:Δp=ρ gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.015m=150Pa,故B正确;
水
CD.烧杯和水的总重力:G =m g=600×10﹣3kg×10N/kg=6N,
总 总
因长方体A受到的浮力和长方体A对水的压力是一对相互作用力,
所以,长方体A对水的压力:F =F =1.5N,
压 浮
烧杯对水平桌面的压力:F=G +F =6N+1.5N=7.5N,故D错误;
总 压
F 7.5N
= = =
烧杯对水平桌面的压强:p 750Pa,故C正确。
S 100×10-4m2
故选:D。
3.将一圆柱形木块用细线栓在容器底部,容器中开始没有水,往容器中逐渐加水至如图甲所示位
置,在这一过程中,木块受到的浮力随容器中水的深度的变化如图所示,则由图像乙得出的以
下信息正确的是( )
A.木块是重力为10N B.木块的底面积为200cm2
C.细线对容器底部的最大拉力为6N D.木块的密度为0.6×103kg/m3
【答案】D
【解析】解:A.由图像可知,当容器中水的高度为6cm~12cm时,木块处于漂浮状态,受到的浮
力和重力相等,因此木块的重力为6N,故A错误;
B.由图像可知,当木块刚好漂浮时,木块被淹没的高度为6cm,此时木块受到的浮力为6N,
F 6N
由 F =ρ gV =ρ gSh 可知,S= 浮 = =0.01m2=
浮 水 排 水 ρ gh 1×103kg/m3×10N/kg×0.06m
水
100cm2,故B错误;
C.细线对容器底部的最大拉力10N﹣6N=4N,故C错误;
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】D.由图像可知,木块全部淹没受到的浮力为10N,由F =ρ gV 可知,
浮 水 排
F 10N
木块的体积V=V = 浮 = =10﹣3m3,
排 ρ g 1×103kg/m3×10N/kg
水
G 6N
则木块的密度:ρ m g 10N/kg 0.6×103kg/m3,故D正确。
= = = =
V V 10-3m3
故选:D。
4.如图,厚度不计的圆柱形容器放在水平面上,内装有水,上端固定的细线悬挂着正方体M(不吸
1
水)竖直浸在水中,M有 的体积露出水面,此时水的深度为11cm。已知容器底面积是200cm2,
5
重为4N,正方体M边长为10cm,重20N;若从图示状态开始,将容器中的水缓慢抽出,当容器
中水面下降了6cm时,细绳刚好被拉断,立即停止抽水。不计细绳体积与质量,下列说法不正确
的是( )
A.如图未抽出水时,容器对水平面的压力为26N
B.细绳所能承受的最大拉力为18N
C.M最终静止后,水对容器底部的压强为900Pa
D.M最终静止后,M对容器底部的压强为1200Pa
【答案】C
【解析】解:(1)物体M的底面积:S=L2=(10cm)2=100cm2=0.01m2,
M
若容器内没有物体M,水的深度为11cm时水的体积:V=S h=200cm2×11cm=2200cm3,
容
这些水的质量:m=ρ V =1.0g/cm3×2200cm3=2200g=2.2kg,
水 容
因物体M受到的浮力和排开水的重力相等,
所以,容器对水平面的压力F=G +G +F =G +G +G ,
容 水 浮 容 水 排
即:未抽出水时,容器内水和物体M的共同作用效果与2.2kg水的作用效果相同,
则容器对水平面的压力:
F=G +mg=4N+2.2kg×10N/kg=26N,故A正确;
容
1 4
(2)原来正方体M浸入水中深度:h=(1- )L= ×10cm=8cm,
1 5 5
水面下降6cm时正方体M浸入水中深度:h=h﹣△h=8cm﹣6cm=2cm,
2 1
则物体M排开水的体积:V =Sh=100cm2×2cm=200cm3=2×10﹣4m3,
排 M 2
此时正方体M受到的浮力:F =ρ gV =1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N,
浮 水 排
所以细绳能承受的最大拉力:F =G﹣F =20N﹣2N=18N,故B正确;
拉 浮
(3)细绳刚好被拉断时,容器内水的深度:h=h﹣△h=11cm﹣6cm=5cm,
3
容器内剩余水的体积:V =S h﹣V =200cm2×5cm﹣200cm3=800cm3,
水剩 容 3 排
当物体M恰好浸没时,需要水的体积:
V =(S ﹣S)L=(200cm2﹣100cm2)×10cm=1000cm3>800cm3,
水 容 M
所以,细绳被拉断、M最终静止后,M没有浸没,
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】V 800cm3
则此时容器内水的深度:h = 水剩 = =8cm=0.08m,
4 S -S 200cm2-100cm2
容 M
此时水对容器底部的压强:p=ρ gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa,故C错误;
水 4
(4)M最终静止后,排开水的体积:V ′=Sh=100cm2×8cm=800cm3=8×10﹣4m3,
排 M 4
正方体M受到的浮力:F ′=ρ gV ′=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N,
浮 水 排
M对容器底部的压力:F =G﹣F ′=20N﹣8N=12N,
压 浮
F 12N
M对容器底部的压强:p = 压= =1200Pa,故D正确。
M S 0.01m2
M
故选:C。
5.一个长方体木块通过细线与空杯底部相连,先置于空杯的底部(不粘连),如图甲所示;再缓
慢注入水,使得木块上浮,最终停留在水中,如图乙所示。已知木块所受浮力的大小随杯中水
的深度变化如图丙所示,则下列说法不正确的是( )
A.木块的重力为1.6N
B.木块完全浸没时受到的浮力为2N
C.木块的密度为0.8×103kg/m3
D.细线对木块的最大拉力为2N
【答案】D
【解析】解:图甲中,容器中没有水,木块没有受到浮力作用,对应图丙中的O点;缓慢注入水后,
木块受到浮力的作用且浮力随着水的增多而逐渐增大,在其所受的浮力小于其重力的情况下,木块
不会离开容器底部,对应图丙中的OA段;随着水的增多,当木块所受的浮力等于其重力时,物体
开始漂浮在水面上,且随着水面逐渐上升,在细线未拉直的情况下,木块所受的浮力大小不变,对
应图丙中的AB段;当细线被拉直后,水面继续上升,但木块不再上升,浸在水中的体积逐渐增大,
所受的浮力也随之增大,对应图丙中的BC段;当木块完全浸没于水中后,木块所受的浮力不再随
着水的深度变化而变化,对应图丙中的CD段。
A、由以上分析可知,在AB段,木块处于漂浮状态,由物体的浮沉条件可知,此时木块所受的浮力
等于其重力,则可知木块的重力为1.6N,故选项A正确;
B、由以上分析可知,在CD段,木块完全浸没,此时木块所受的浮力为2N,故选项B正确;
F
C、木块完全浸没时所受的浮力为2N,则由阿基米德原理可知,木块的体积V=V = 浮浸没 ,木块
排 ρ
水g
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】G
G m g G 1.6N
的 质 量 为 m= , 则 木 块 的 密 度 为 ρ = = = ρ = × 1.0×103kg/m3 =
g V F F 水 2N
浮浸没 浮浸没
ρ g
水
0.8×103kg/m3,故选项C正确;
D、木块浸没时细线对木块拉力最大,此时细线对木块的拉力F=F ﹣G=2N﹣1.6N=0.4N,故选
浮浸没
项D错误。
故选:D。
6.将底面积为S =100cm2的薄壁圆柱形容器放在水平台上,再将质量均匀的圆柱形物体(不吸
容
水)用足够长的细绳系住悬挂于容器中,如图甲所示。现以 100g/min的速度向容器中缓慢注水,
直至注满容器为止。已知细绳所受拉力F大小与注水时间t的关系图像如图乙所示。忽略细绳体
积、液体流动等因素。下列说法中错误的是( )
A.物体的重力为2.4N
B.物体的密度为1.2×103kg/m3
C.当F=0.6N时物体下表面所受压强为450Pa
D.当t=9min时容器底部所受水的压强为900Pa
【答案】D
【解析】解:A、由图乙可知,0~4min时,细绳拉力F =2.4N,物块A的重:G =F =2.4N,故A
1 物 1
正确;
B、第7min时水面刚好与物块的上表面相平,则F =G ﹣F=2.4N﹣0.4N=2N,
浮 物 2
F 2N
根据阿基米德原理可知,物体的体积为:V =V = 浮 = =2×10
物 排 ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
﹣4m3=200cm3,
G 2.4N
由G=mg=ρVg可知物体的密度为:ρ = 物 = =1.2×103kg/m3,故
物 gV 10N/kg×2×10-4m3
物
B正确;
C、由图乙可知,4~7min,容器内的水面从物块A的下表面升到上表面,
注入水的质量:m=100g/min×(7﹣4)min=300g,
1
m 300g
注入水的体积:V = 1 = =300cm3,
1 ρ 1g/cm3
水
此过程中体积关系:V+V =S h ,
1 物 容 物
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】即:300cm3+200cm3=100cm2×h ,
物
解得:h =5cm,
物
V 200cm3
所以,S = 物= =40cm2,
物 h 5cm
物
由图乙可知,当细绳的拉力F=0.6N,物体部分浸入水中,
3
水对物体下表面的压力:F=F =G﹣F=2.4N﹣0.6N=1.8N,
浮 3
F 1.8N
= = =
水对物体下表面的压强:p 450Pa,故C正确;
S 40×10-4m2
物
D、当t=9min时容器内水的质量为:m=100g/min×9min=900g,
2
m 900g
此时水的体积为:V = 2 = =900cm3,
2 ρ 1g/cm3
水
V +V 900cm3+200cm3
此时容器内水的深度为:h= 2 物= =11cm=0.11m,
S 100cm2
容
此时容器底部所受水的压强为:p'=ρ gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.11m=1100Pa,故D错
水
误。
故选:D。
7.如图甲所示,一实心圆柱体金属块通过细线与上端的拉力传感器相连,拉力传感器可以显示出
受到的拉力大小。缓慢往空水箱中加水,直到装满(圆柱体不吸水,水的密度 ρ =
水
1×103kg/m3)。如图乙是传感器的示数F随水箱中水面到水箱底的距离h变化的图像。以下对圆
柱体金属块的判断正确的是( )
A.高度为20cm B.底面积为1×10﹣3m2
C.受到的浮力最大为4N D.密度为4×103kg/m3
【答案】B
【解析】解:A、由图乙可知,当水箱中水面到水箱底的距离h =10cm时,圆柱体金属块下表面刚
1
好与水面接触,当水箱中水面到水箱底的距离h=20cm时,圆柱体金属块刚好浸没在水中,所以圆
2
柱体金属块的高度为:h=h﹣h=20cm﹣10cm=10cm,故A错误;
2 1
C、由图乙可知,当水箱中水面到水箱底的距离小于10cm时,传感器的示数为圆柱体金属块的重力
G=F =5N,当水箱中水面到水箱底的距离h =20cm时,传感器的示数F =4N,所以圆柱体金属块
1 2 2
浸没时受到的浮力为:F =G﹣F =5N﹣4N=1N,此时排开水的体积最大,受到的浮力最大,故 C
浮 2
错误;
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】F 1N
B、由阿基米德原理可知,此时物体的体积为:V=V = 浮 = =
排 ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
V 1×10-4m3
1×10﹣4m3,所以圆柱体金属块的底面积为:S= = =1×10﹣3m2,故B正确;
h 0.1m
G 5N
= = =
D、由 G=mg=ρVg 可知,圆柱体金属块的密度为:ρ
Vg 1×10-4m3×10N/kg
5×103kg/m3,故D错误。
故选:B。
8.水平桌面上有一个质量为1kg、底面积为200cm2的圆柱形盛水容器,在容器底部用细绳将一质
4
量是600g,体积为1000cm3的正方体木块固定在水中,木块有 的体积浸入水中,绳子处于绷紧
5
状态,木块静止后水深30cm,如图甲所示;现向容器中加入适量水(水没有溢出)直至液面与
物体的上表面相平,此时绳子刚好断裂,如图乙所示;绳子断裂后木块再次静止时,如图丙所
示。下列说法中正确的是( )
A.甲图中绳子的拉力为8N
B.从甲图到乙图所加水的重力为4N
C.丙图相对于乙图的水面下降了2cm
D.在丙图中,容器对桌面的压强是3400Pa
【答案】C
4 4
【解析】解:A、甲图中木块浸入水中的体积:V = V = ×1000cm3=800cm3=8×10﹣4m3;
排1 5 木 5
则木块受到的浮力:F =ρ gV =1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N,
浮1 水 排1
木块的重力:G =m g=0.6kg×10N/kg=6N,
木 木
木块静止时受力平衡,则绳子的拉力:F=F ﹣G =8N﹣6N=2N,故A错误;
1 浮1 木
B、正方体木块的边长为L=√3V =√3 1000cm3=10cm,
木
则木块的底面积为S =L2=(10cm)2=100cm2,
木
4 4
加水后的水面升高的高度为△h=(1- )L=(1- )×10cm=2cm,
5 5
由于木块的位置不变,则所加水的体积为V ′=(S ﹣S )△h=(200cm2﹣100cm2)×2cm=
水 容 木
200cm3=2×10﹣4m3;
所加水的重力:G ′=ρ gV ′=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N,故B错误;
水 水 水
C、乙图中木块浸没在水中,则木块排开水的体积:V =V =1000cm3=1×10﹣3m3;
排2 木
丙图中木块处于漂浮状态,则此时木块受到的浮力为F =G =6N,
浮3 木
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】F 6N
由F =ρ gV 可得此时木块浸入水中的体积:V = 浮3 = =
浮 水 排 排3 ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
6×10﹣4m3;
所以,丙图相对于乙图,排开水的体积变化量:△V =V ﹣V =1×10﹣3m3﹣6×10﹣4m3=4×10
排 排2 排3
﹣4m3;
△V 4×10-4m3
水面变化的高度:△h= 排= =0.02m=2cm,故C正确;
S 200×10-4m2
容
D、容器的重力G =mg=1kg×10N/kg=10N;
容器
甲图中,水的体积为V =S h﹣V =200cm2×30cm﹣800cm3=5200cm2=5.2×10﹣3m3;
水 容 排1
水的重力G =ρ gV =1.0×103kg/m3×10N/kg×5.2×10﹣3m3=52N,
水 水 水
丙图中,容器对桌面的压力大小:F=G =G +G ′+G +G =52N+2N+6N+10N=70N。
总 水 水 木 容器
F 70N
容器对桌面的压强为:p = = = 3.5×103Pa;故D错误。
S 200×10-4m2
故选:C。
9.如图甲所示,一个柱形容器放在水平桌面上,容器中立放着一个底面积为 100cm2,高为15cm,
质量为0.9kg均匀实心长方体木块A,A的底部与容器底用一根10cm长细绳连在一起,现慢慢向
容器中加水,当加入1.8kg的水时,木块A对容器底部的压力刚好为0,如图乙所示。往容器里
继续加水,直到细绳刚刚被拉断立即停止加水,如图丙所示。细绳刚刚被拉断和拉断细绳后A静
止时,水对容器压强变化了100Pa。下列说法正确的是( )
A.物体A的密度为0.9g/cm3
B.容器的底面积为200cm2
C.绳子刚断时A受到的浮力为15N
D.绳子断后A静止后水对容器底的压力为63N
【答案】D
【解析】解:A、木块A的体积:V=Sh=100cm2×15cm=1500cm3,
A A A
m 0.9×1000g
物体A的密度:ρ = A = =0.6g/cm3,故A错误;
A V 1500cm3
A
B、当加入1.8kg的水时,木块A对容器底部的压力刚好为0,此时木块恰好漂浮;
因木块受到的浮力和自身的重力相等,所以,由阿基米德原理可得:F =G ,即:mg=ρ gV
浮 A A 水
,
排
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】m 0.9×103g
则木块排开水的体积:V = A = =900cm3,
排 ρ 1g/cm3
水
V 900cm3
容器内水的深度:h = 排= =9cm,
水 S 100cm2
A
m 1.8kg
容器内加入水的体积:V = 水= =1.8×10﹣3m3=1800cm3,
水 ρ 1.0×103kg/m3
水
由V =(S ﹣S)h 可得,容器的底面积:
水 容 A 水
V 1800cm3
S = 水+S = +100cm2=300cm2,故B错误;
容 h A 9cm
水
C、细绳拉断前、后木块静止时,由p=ρgh可得,容器内水深度的变化量:
△p 100Pa
= = =
Δh 0.01m=1cm,
ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
木块排开水体积的减少量:ΔV =S Δh=300cm2×1cm=300cm3,
排 容
则剪断细绳前木块排开水的体积:V ′=V +ΔV =900cm3+300cm3=1200cm3=1.2×10﹣3m3,
排 排 排
木块受到的浮力:F ′=ρ gV ′=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.2×10﹣3m3=12N,故C错误;
浮 水 排
V ' 1200cm3
D、细绳拉断前木块浸入水中的深度:h ′= 排 = =12cm,
水 S 100cm2
A
最后容器中水的深度:h′=L+h ′﹣Δh=10cm+12cm﹣1cm=21cm=0.21m,
水
底部受到的压强:p=ρ gh′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.21m=2.1×103Pa,
水
F
由p= 可得水对容器底的压力为:F =pS =2.1×103Pa×300×10﹣4m2=63N。故D正确。
S 容 容
故选:D。
10.如图所示,一个底面积为200cm2,足够深的薄壁圆柱形容器放在水平台面上,容器底部有一个
可关闭的阀门,容器内原装有20cm深的水。再将一个重力为54N、高为20cm、底面积为100cm2
3
的圆柱形物体用上端固定的细绳吊着浸入水中,物体静止时有 的体积浸入水中。细线能够承受
4
的最大拉力为52N,打开阀门,水以每秒20cm3的速度流出,当细线断的瞬间立刻关闭阀门,则
下列说法正确的是( )
A.未放水时,细线对物体的拉力为49N
B.从开始放水到细线拉断,经过130s
C.绳断后,当物体静止时,水对容器底的压强为2350Pa
D.绳断后,当物体静止时,物体对容器底部的压强为3200Pa
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】【答案】C
3
【解析】解:(1)因物体静止时,有 的体积浸没在水中,
4
3
此时物体受到的浮力为:F =ρgV =1.0×103kg/m3×10N/kg× ×0.2m×0.01m2=15N,
浮 排 4
此时细线对物体的拉力为:F =G﹣F =54N﹣15N=39N,故A错误;
拉 浮
(2)物体的重力G=54N,细绳能够承受的最大拉力F′=52N,
则当细绳断的瞬间,物体受到的浮力:F =G﹣F′=54N﹣52N=2N;
浮′
3
因物体静止时,有 的体积浸没在水中,
4
3
×S×h 3
所以此时物体浸入水中的深度:h V 4 3h= ×20cm=15cm,
1= 浸= = 4
S S 4
由F =ρgV 可得,细绳断的瞬间物体排开水的体积:
浮 排
F ' 2N
V = 浮 = =2×10﹣4m3,
排′ ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
V 2×10-4m3
此时物体浸入水中的深度:h = 排' = =0.02m=2cm,
2 S 100×10-4m2
则容器内流出水的体积:
V =(h﹣h)×(S ﹣S)=(15cm﹣2cm)×(200cm2﹣100cm2)=1300cm3,
流水 1 2 容
1300cm3
水以每秒20cm3的速度流出,则水流出的时间:t= =65s,故B错误;
20cm3/s
(3)细绳断后,容器内剩余水的体积:V =S h ﹣V =200cm2×20cm﹣1300cm3=2700cm3,
剩水 容 水 流水
圆柱体的体积:V=Sh=100cm2×20cm=2000cm3=2×10﹣3m3,
G 54N
圆柱体的质量:m= = =5.4kg,
g 10N/kg
m 5.4kg
圆柱体的密度:ρ = = = 2.7×103kg/m3>ρ ,
V 2×10-3m3 水
当物体静止时浸没在水中,则此时容器内水面的深度:
V +V 2700cm3+2000cm3
h= 剩 = =23.5cm=0.235m,
S 200cm2
容
水对容器底部的压强:p =ρ gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.235m=2350Pa,故C正确;
水 水
(4)细绳断后圆柱体沉底,此时圆柱体受到的浮力为:
F ′=ρgV =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m×0.01m2=20N,
浮 排
细绳断后,当物体静止时,物体对容器底部的压力等于物体的重力减去完全浸没时的浮力,
即F=G﹣F ′=54N﹣20N=34N,
浮
F 34N
= = =
物体对容器底部的压强为:p 3400Pa,故D错误。
S 100×10-4m2
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】故选:C。
11.如图甲,横截面积为20cm2的圆筒型容器中装有适量的水,将A、B两个圆柱体物块悬挂在弹簧
测力计上,自图示位置以1cm/s的速度匀速下降,测力计示数变化如图乙所示。则A、B两物块
的高度h、h 分别为( )
A B
A.h=4cm,h=4cm
A B
B.h=6cm,h=4cm
A B
C.h=5cm,h=6cm
A B
D.h=6cm,h=5cm
A B
【答案】D
【解析】解:由图乙可知,0秒时拉力为2.8N,4s时拉力为2.6N,此时B刚好浸没,则B受到的浮
力为0.2N,
F 0.2N
排开水的体积为:V = 浮 = =2×10-5m3=20cm3 ,
排 ρ g 1×103kg/m3×10N/kg
水
V 20cm3
则水面上升的高度为h= 排= =1cm,
S 20cm2
又B下降的距离为h=s=vt=1cm/s×4s=4cm,
B B
所以此时B的上表面在原来水面向上1cm处,B的下表面在原来水面向下4cm处,所以B的高度
为5cm;
同理可知,6s时拉力为2.6N,此时A物块下表面刚好碰到水面,10s时拉力为2.2N,A物块刚好
浸没,则A受到的浮力为0.4N,
F ' 0.4N
排开水的体积为:V '= 浮 = =4×10-5m3=40cm3 ,
排 ρ g 1×103kg/m3×10N/kg
水
V ' 40cm3
则水面上升的高度为h'= 排 = =2cm,
S 20cm2
又A下降的距离为h=s=vt=1cm/s×(10﹣6)s=4cm,
A A
所以此时A的上表面在6s时的水面向上2cm处,A的下表面在6s时的水面向下4cm处,所以A
的高度为6cm。
故选:D。
12.在水平桌面上放有一薄壁柱形容器,底面积为100cm2,将一个重力为2.5N,底面积为40cm2,
高为10cm柱形玻璃杯A漂浮于水面,底部连接有一个实心金属块B,B的密度为2×103kg/m3,
细线未拉直,如图甲所示。然后向容器中注水,细线拉力随时间变化图象如图乙所示(容器无
限高,g=10N/kg),最后A、B两物体在水中处于静止状态(B未与底部紧密接触,细线不可伸
长且质量体积忽略不计),则下列说法错误的是( )
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】A.注水前,玻璃杯A所受浮力的大小2.5N
B.注水前,水对玻璃杯A底部的压强大小625Pa
C.向容器中注水时,t 时刻到t 时刻加水的体积为50cm3
1 2
D.B物体的重力为2N
【答案】C
【解析】解:(1)由于玻璃杯A处于漂浮,则受到的浮力F =G=2.5N,故A正确;
浮 A
(2)玻璃杯A处于漂浮,根据浮力产生的原因可知:水对玻璃杯A底部的压力F=F =2.5N;
浮
F 2.5N
= = =
则玻璃杯A底部受到的压强p 625Pa,故B正确;
S 40×10-4m2
A
(3)由图乙可知t 时刻到t 时刻浮力的变化为:ΔF =1N﹣0.5N=0.5N,
1 2 浮
由F =ρ gV 得玻璃杯A增加的浸没水中体积:
浮 水 排
△F 0.5N
ΔV =ΔV = 浮= =5×10﹣5m3=50cm3,
浸 排 ρ g 1×103kg/m3×10N/kg
水
△V 50cm3
水面升高的高度Δh= 浸= =1.25cm,
S 40cm2
A
则加水的体积ΔV =(S﹣S)Δh=(100cm2﹣40cm2)×1.25cm=75cm3,故C错误;
水 A
(4)物体 B处于静止状态,受重力、浮力、拉力,由图知拉力最大为 1.0N,即ρgV =ρ
B B 水
Vg+F,
B
代入数据得:2×103kg/m3×10N/kg×V=1×103kg/m3×10N/kg×V+1.0N,
B B
解得:V=10﹣4m3,
B
B物体的重力为:G=ρgV=2×103kg/m3×10N/kg×10﹣4m3=2N,故D正确。
B B B
故选:C。
13.如图所示,足够高的柱形容器底面积为200cm2。容器内放有一密度为0.4g/cm3、边长为10cm
的正方体木块A,将一物块B放在A的正上方,用一条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中心。现缓慢向容器中加水,当加入 2.4kg的水后停止加水,此时木块A
有五分之一的体积露出水面,细绳受到的拉力1N,容器中水的深度为h ;再将物块B取下并缓
1
慢放入水中直到浸没时,细绳刚好断掉,液面稳定后容器中水的深度为 h 。已知细绳能承受的
2
最大拉力为5N。则下列说法中错误的是( )
A.细绳的长度为8cm
B.物体B的密度为3g/cm3
C.h:h=16:17
1 2
D.物块B最终对容器底部的压力为2N
【答案】C
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】m 2.4kg
【解析】解:V = 水= =2.4×10﹣3m3,
水 ρ 1.0×103kg/m3
水
V=(0.1m)3=10﹣3m3,
A
m=ρV=0.4×103kg/m3×10﹣3m3=0.4kg,
A A A
G=mg=0.4kg×10N/kg=4N,
A A
1
因为木块A有五分之一的体积露出水面,所以,V =(1- )V=0.8×10﹣3m3,
排 5 A
F =ρ gV =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8×10﹣3m3=8N,
浮 水 排
V +V (2.4+0.8)×10-3m3
容器中水的原来深度为:h = 水 排= =0.16m,
1 S 200×10-4m2
容
因为木块A有五分之一的体积露出水面,
1
所以,h =(1- )L=0.8×0.1m=0.08m,
浸 5 A
细绳的长度:L =h﹣h =0.16m﹣0.08m=0.08m=8cm,故A正确;
绳 1 浸
因为G+G+F =F ,
B A 拉 浮
所以,G=F ﹣G﹣F =8N﹣4N﹣1N=3N,
B 浮 A 拉
G 3N
m = B= =0.3kg,
B g 10N/kg
再将物块B取下并缓慢放入水中直到浸没时,细绳刚好断掉,
绳子上增加的拉力:ΔF=F ﹣F =5N﹣1N=4N,
拉最大 拉
物体A增加的浮力:ΔF =ΔF﹣G=1N,
浮 B
ΔF 1N
物体A增加排开水的体积:ΔV = 浮= =1×10﹣4m3,
排 ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
ΔV 1×10-4m3
水面升高:Δh= 排= =0.01m
S (0.1m) 2
A
细绳刚断时,水的深度为h=h+Δh=0.17m,
1
液面稳定后,A上浮,液面下降,容器中水的深度为h<h
2
所以,h:h≠16:17,故C错误;
1 2
V=Δh(S ﹣S)=0.01m×100×10﹣4 m2=1×10﹣4 m3,
B 容 A
m 0.3kg
ρ = B= =3g/cm3,故B正确;
B V 1×10-4m3
B
因为B浸没,V =V,
B排 B
F =ρ gV =1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4 m3=1N,
B浮 水 B排
所以,物块B最终对容器底部的压力为:F =G﹣F =3N﹣1N=2N,故D正确。
压 B B浮
故选:C。
14.如图甲所示,水平放置的底面积为 200cm2的轻质薄壁柱形容器中浸没有正方体A、圆柱体B.
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】体积为1000cm3,重力为6N的A通过不可伸长的细线与容器底部相连,B放在A上。打开阀门K
放出液体,容器中液体深度h与细线上拉力F关系如图乙所示。若当液体深度为20cm时,关闭
阀门,剪断细线,将B从A上取下放入液体中,待A、B静止后,容器底部受到的液体压强p ,
1
则下列说法不正确的是( )
A.容器内液体密度为2×103kg/m3
B.未打开阀门前,B对A的压强为500Pa
C.待A、B静止后,液体压强p=3750Pa
1
D.待A、B静止后,与剪断细线前,A竖直移动了4.5cm
【答案】C
【解析】解:已知 V =1000cm3,则 h =√3V =(√3 1000cm3=10cm,则 S =h2=(10cm)2=
A A A A A
100cm2;
A、当液体深度为20cm时,绳子的拉力发生转折,说明圆柱体B全部露出液面,正方体A上表面与
液面相平,则此时V =V=1000cm3=1×10﹣3m3,根据阿基米德原理可知:
排2 A
F =ρ gV ,
浮2 液 排2
根据受力平衡可知:F =G+G+F,
浮2 A B 2
则:ρ gV =G+G+F,
液 排2 A B 2
即:ρ ×10N/kg×1×10﹣3m3=6N+G+8N ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
液 B
当液体深度为16cm时,绳子的拉力为0,则说明正方体A和圆柱体B处于漂浮状态,
此时,V =V﹣S△h=1000cm3﹣100cm2×(20cm﹣16cm)=600cm3=6×10﹣4m3,
排3 A A 3
根据阿基米德原理可知:F =ρ gV ,
浮3 液 排3
根据受力平衡可知:F =G+G,
浮3 A B
则:ρ gV =G+G,
液 排3 A B
即:ρ ×10N/kg×6×10﹣4m3=6N+G ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
液 B
解①②可得:ρ =2×103kg/m3,G=6N;
液 B
B、由图象知,当液体深度大于25cm时,正方体A和圆柱体B都处于浸没状态,则根据受力平衡可
知:F =G+G+F=6N+6N+12N=24N,
浮1 A B 1
根据F =ρ gV 可知:
浮 液 排
F 24N
V = 浮1 = =1.2×10﹣3m3,
排 ρ g 2×103kg/m3×10N/kg
液
所以,V=V ﹣V=1.2×10﹣3m3﹣1.2×10﹣3m3=2×10﹣4m3=200cm3,
B 排 A
V 200cm3
则:S = B = =40cm2=4×10﹣3m2,
B △h 25cm-20cm
2
未打开阀门前,B上表面的深度为:△h=30cm﹣25cm=5cm=0.05m,
1
则B对A的压力F=G﹣F =G﹣ρ gV=6N﹣2×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N,
B B浮 B 液 B
F 2N
= = =
B对A的压强p 500Pa;故B正确;
S 4×10-3m2
B
C、当液体深度为20cm时关闭阀门,液体体积V =S h﹣V=200cm2×20cm﹣1000cm3=3000cm3,
液 容 3 A
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】待A静止后处于漂浮状态,则F =G=6N,
浮A A
F 6N
根据F =ρ gV 可知:V = 浮A = =3×10﹣4m3=300cm3,
浮 液 排 A排 ρ g 2×103kg/m3×10N/kg
液
V +V +V 3000cm3+200cm3+300cm3
则待 A、B 静止后液体深度 h= 液 B A排= =17.5cm=
S 200cm2
容
0.175m,
容器底部受到的液体压强p=ρ gh=2×103kg/m3×10N/kg×0.175m=3500Pa;故C错误;
1 液
D、当液体深度为20cm时关闭阀门时,正方体 A的下表面与容器底的高度为 h′=20cm﹣10cm=
10cm,
V 300cm3
待A、B静止后正方体A浸没的深度h = A排= =3cm,
A浸 S 100cm2
A
则此时A的下表面与容器底的高度为h″=17.5cm﹣3cm=14.5cm,
所以,△h=h″﹣h′=14.5cm﹣10cm=4.5cm,故D正确。
故选:C。
15.如图甲所示,水平桌面上放有上、下两部分均为柱形的薄壁容器,上部分横截面积为200cm2,
足够高,下部分横截面积为150cm2,高度为10cm,里面装有部分水,将一个边长为10cm,质量
为1.6kg的正方体用一根轻绳系在天花板上并刚好浸没在水中。现从t=0时开始以一定的速度
匀速放水,水对容器底部的压强随时间变化规律如图乙所示。下列说法错误的是( )
A.放水前,容器中液体的深度为16cm
B.t=9s,水对容器底部的压强为1200Pa
C.绳子能够承受的最大拉力为14N
D.t=15s,物体对容器底部的压力为12N
【答案】B
【解析】解:A、图乙可知,放水前,水对容器底部的压强1600Pa,
p 1600Pa
则容器中液体的深度为h= 0 = =0.16m=16cm,故A正确;
gρ 10N/kg×1×103kg/m3
水
B、图乙可知,t=9s时,已经放水900cm3,剩余水800cm3,容器下部水的体积V=(S ﹣S )
容器 物
×10cm=500cm3,所以容器上部还有水300cm3,上部水深1.5cm,此时容器中的水深为11.5cm=
0.115m,容器底受到的压强p=ρ gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.115m=1150Pa,故B错误;
水
C、由图乙可知,在0﹣7s内水对容器底部的压强逐渐减小,在7﹣9s时水对容器底部的压强增大,
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】说明在t=7s时,绳子恰好断裂。在7﹣9s时,正方体下落,直至容器底部。在t=7s时,水对容
p 800Pa
器底部的压强为800Pa,此时水深为h = 1 = =0.08m=8cm;
1 gρ 10N/kg×1×103kg/m3
水
由放水前,容器中液体的深度为16cm,正方体刚好浸没在水中且边长10cm,则轻绳下端系着正
方体时,正方体底部到容器底部
h=16m﹣10cm=6cm,
0
则在t=7s时,正方体两侧的液体深度为h=h﹣h=8cm﹣6cm=2cm,
2 1 0
正方体的底面积为S =l2=(10cm)2=100cm2=10﹣2m2,
正
此时,正方体排开液体的体积为V =S h=100cm2×2cm=200cm3=2×10﹣4m3,
排 正 2
正方体所受浮力的大小为F =ρ V g=1×103kg/m3×2×10﹣4m3×10N/kg=2N,
浮 水 排
正方体的重力为G=mg=1.6kg×10N/kg=16N,
则此时绳子能够承受的最大拉力为
F=G﹣F =16N﹣2N=14N,故C正确;
浮
D、由图乙可知,0﹣6s,水对容器底部的压强变化量为Δp=1600Pa﹣1000Pa=600Pa,
Δp 600Pa
= = =
则水下降的深度为Δh 0.06m=6cm,
gρ 10N/kg×1×103kg/m3
水
放出水的体积为V =(S ﹣S )Δh=(200cm2﹣100cm2)×6cm=600cm3,
放 上 正
V 600cm3
放水的速度为Q= 放= =100cm3/s,
t 6s
当t=15s时,共故出水的体积为V =Qt =100cm3×15s=1500cm3,
15 15
放水前,容器中液体的深度为16cm,由下部分高度为10cm可知,下部分水深为10cm,可得上部
分水的高度为h =h ﹣h =16cm﹣10cm=6cm,
上 液 下
放水前,水的总体积为V =V +V ﹣V =S h +S h ﹣S h =200cm2×6cm+150cm2×10cm﹣
总 上 下 正 上 上 下 下 正 正
100cm2×10cm=1700cm3,
当t=15s时,剩余水的体积为V =V ﹣V =1700cm3﹣1500cm3=200cm3,
剩 总 15
V 200cm3
因此时正方体下落在容器底部,故此时的水深为 h = 剩 = =4cm=
3 S -S 150cm2-100cm2
下 正
0.04m,
此时正方体受到的浮力为
F =ρ V g=ρ S hg=1.0×103kg/m3×10﹣2m2×0.04m×10N/kg=4N,
浮正 水 排正 水 正 3
物体即正方体对容器底部的压力为F=G﹣F =16N﹣4N=12N,故D正确。
1 浮正
故选:B。
二、填空题(共5小题):
16.如图甲所示,水平放置的平底柱形容器 A的底面积为200cm2.不吸水的正方体木块B的重为
5N.边长为10cm,静止在容器底部,把不可伸长的细线一端固定在容器底部,另一端固定在木
块B的底面中央,且细线的长度L为4cm,已知水的密度为1.0×103kg/m3.则甲图中,木块对容
器底部的压强为 Pa.向容器A中缓慢加水,当细线受到拉力为1N时,停止加水,如图
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】乙所示,此时容器底部受到水的压强是 Pa,若将图乙中与B相连的细线剪断,当木块
静止时,容器底部受到水的压力是 N。
【答案】500;1000;19。
【解析】解:(1)容器底的受力面积:S=10×10﹣2m×10×10﹣2m=0.01m2,
木块对杯底的压力:F=G=5N,
F 5N
= = =
木块对杯底的压强:p 500Pa;
S 0.01m2
(2)木块受到的浮力:F =G+F =5N+1N=6N;
浮 拉
由浮力公式:F =ρgV 可知,
浮 排
F 6N
此时木块浸入水中的体积是:V = 浮 = =6×10﹣4m3;
排 ρ g 1×103kg/m3×10N/kg
水
V 6×10-4m3
由:V=Sh可知,此时木块浸入水中的深度是:h= = =0.06m=6cm;
S 0.01m2
此时液面的总高度是:H=h+L=6cm+4cm=10cm,
水对容器底的压强:p =ρ gH=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
水 水
(3)此时杯中水的体积是:V=0.02m2×0.1m﹣0.0006m3=0.0014m3
将图乙中与B相连的细线剪断,当木块静止时,木块恰好处于漂浮状态,即此时F =G =5N;
浮 物
F ' 5N
由浮力公式:F =ρgV 可知:V = 浮 = =0.0005m3;
浮 排 排 ρ g 1×103kg/m3×10N/kg
水
此时水和浸入水中的总体积是:V=0.0014m3+0.0005m3=0.0019m3;
0.0019m2
所以此时的液体的深度是:h′= =0.095m=9.5cm,
0.02m2
此时容器底部所受的压强是:p′=ρgh′=1000kg/m3×10N/kg×0.095m=950Pa,
容器底受到水的压力:F′=p′S=950Pa×0.02m2=19N。
故答案为:500;1000;19。
17.将一底面积为0.01m2的长方体木块用细线栓在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到
木块上表面与液面相平,如图甲所示,在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的
深度的变化如图乙所示,则木块所受到的最大浮力为 N,木块重力为 N,细线对
木块的最大拉力为 N。将细线剪断后容器对桌面的压强将 (填“变大”、“变小”
“不变”;g取10N/kg)。
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】【答案】15;9;6;不变。
【解析】解:(1)由图乙可知,在9cm~16cm内,木块处于漂浮状态,此时木块底部受到水的压
强p=900Pa,
F
由p= 可得,木块底部受到水向上的压力:F =p S=900Pa×0.01m2=9N,
S 向上 向上
由浮力产生的原因F =F ﹣F 可得,木块受到的浮力:F =F ﹣F =F =9N,
浮 向上 向下 浮 向上 向下 向上
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以,木块的重力:G =F =9N;
木 浮
木块浸没时排开水的体积最大,受到的浮力最大,细线对木块的拉力最大,此时木块下表面所处的
深度最大,受到水的压强最大,
由图乙可知,木块上表面与液面相平时,木块底部受到水的压强p′=1500Pa,
此时木块底部受到水向上的压力:F ′=p ′S=1500Pa×0.01m2=15N,
向上 向上
木块受到的最大浮力:F =F ′﹣F =F ′=15N,
浮大 向上 向下 向上
由力的平衡条件可得,细线对木块的最大拉力:F =F ﹣G =15N﹣9N=6N;
拉大 浮大 木
(2)将细线剪断后,容器和水、木块的总重力不变,则容器对桌面的压力不变,同时受力面积也
F
不变,由p= 可知,容器对桌面的压强不变。
S
故答案为:15;9;6;不变。
18.如图所示,底面积为200cm2、重4N的薄壁圆柱形容器放在水平地面上,细绳上端固定,下端
1
悬挂着不吸水正方体M,已知正方体M的边长为10cm、重20N,有 的体积露出水面,此时水的
5
深度为11cm。则细绳对物体的拉力是 N,从图示状态开始,将容器中的水缓慢抽出,当
水面下降了7cm时,细绳恰好断裂,立即停止抽水,不计细绳体积和质量,M最终静止后,水对
容器底部的压强为 Pa。
【答案】12;700。
【解析】解:(1)物体M的底面积:S=L2=(10cm)2=100cm2=0.01m2,
M
1
物体M排开水的体积:V =Sh =100cm2×(1- )×10cm=800cm3=8×10﹣4m3,
排1 M 浸1 5
此时正方体M受到的浮力:F =ρ gV =1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N,
浮1 水 排1
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】所以细绳的拉力:F =G﹣F =20N﹣8N=12N;
拉 浮1
m G 20N
(2)正方体M的密度:ρ = M = M = =2×103kg/m3>ρ ,
M V gV 10N/kg×(0.1m) 3 水
M M
细绳刚好被拉断时,容器内水的深度:h=h﹣Δh=11cm﹣7cm=4cm,
2
1
则此时物体M浸入水的深度h =h ﹣Δh=(1- )×10cm﹣7cm=1cm,
浸2 浸1 5
容器内剩余水的体积:V =S h﹣V =S h﹣Sh =200cm2×4cm﹣100cm2×1cm=700cm3,
水剩 容 2 排2 容 2 M 浸2
当物体M恰好浸没时,需要水的体积:V =(S ﹣S )L=(200cm2﹣100cm2)×10cm=1000cm3>
水 容 M
700cm3,
所以,细绳被拉断、M最终静止后,M没有浸没,
V 700cm3
则此时容器内水的深度:h = 水剩 = =7cm=0.07m,
3 S -S 200cm2-100cm2
容 M
此时水对容器底部的压强:p=ρ gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.07m=700Pa。
水 3
故答案为:12;700。
19.如图甲所示,圆柱形平底容器置于水平桌面上,其底面积为200cm2.在容器内放入一个底面积
为100cm2、高为30cm的圆柱形物块,物块底部的中心通过一段细线与容器底部相连。向容器内
缓慢注入某种液体直至将其注满,如图10乙所示。已知在注入液体的过程中细线对物块的拉力
F随液体深度h的变化关系图象如图10丙所示。则液体的密度为 kg/m3;若注满液体后
将细线剪断,当物块静止时,液体对容器底部的压强为 Pa。
【答案】0.8×103;4000。
【解析】解:(1)由丙图象可知:30cm到40cm时液面变化高度△h=10cm=0.1m;拉力由0变到
8N,则拉力变化量△F=8N,所以浮力变化量△F =△F=8N;
浮
△F △F 8N
根据 F =ρ gV 可知:ρ = 浮 = 浮 = =
浮 液 排 液 g△V gS △h 10N/kg×100×10-4m2×0.1m
排 物
0.8×103kg/m3;
(2)圆柱体的体积V =S h =100cm2×30cm=3000cm3=0.003m3;
圆柱体 圆柱体 圆柱体
由图丙可知h =55cm,则容器的容积:V =S h =200cm2×55cm=11000cm3=0.011m3,
容器 容器 容器 容器
杯中注满液体时,液体的体积:V =V ﹣V =0.011m3﹣0.003m3=8×10﹣3m3;
液 容器 圆柱体
由图丙可知,当液体深度为40cm以后,绳子的拉力不再发生变化,说明h=40cm时,圆柱体恰
好完全浸没,
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】所以,绳子的长度:L=h﹣h =40cm﹣30cm=10cm,
圆柱体
当h′=30cm时,圆柱体处于临界状态,受到的浮力和自身的重力相等,
此时圆柱体下表面所处的深度:h=h′﹣L=30cm﹣10cm=20cm,
1
圆柱体排开液体的体积:V =S h=100cm2×20cm=2000cm3=2×10﹣3m3,
排 圆柱体 1
杯中注满液体后,若再将细线剪断,当物块静止时,液体和物块浸入液体中的总体积:
V=V +V =8×10﹣3m3+2×10﹣3m3=1×10﹣2m3,
水 排
V 1×10-2m3
容器内液体的深度:h = = =0.5m,
深 S 200×10-4m2
容器
液体对容器底部的压强:p=ρ gh =0.8×103kg/m3×10N/kg×0.5m=4000Pa。
液 深度
故答案为:0.8×103;4000。
20.如图甲所示,静止在水平地面的容器装有适量水,底面积为100cm2,上端开口面积为60cm2.
用细线吊着底面积为50cm2的长方体,使其缓慢浸没于水中,直至物体静止在容器底部;松开细
线,物体上表面距水面4cm,容器对地面的压力相比未放入物体时增大了40N.图乙是水对容器
底部的压强p与物体下表面浸入水中深度H的图象。则未放入物体时,容器中水的深度为
cm,物体的密度为 kg/m3。
【答案】13;5.375×103。
【解析】解:(1)根据图乙可知,长方体未放入水中时,水对容器底部的压强为1300Pa,
p 1300Pa
= = =
由 p=ρgh 可知,未放入物体时,容器中水的深度:h
ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
0.13m=13cm;
(2)由p=ρgh可知,当水对容器底部的压强为1500Pa时,容器中水的高度也就是容器较宽部分
p 1500Pa
= = =
的高度为h 15cm;
1 ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
由图乙可知,当H=10cm时,水对容器底部的压强最大为p;
2
此时物体进入水中的体积为V =S H=(50×10)cm3=500cm3;
浸 物
V -S ×(15-13)cm 500cm3-100cm2×2cm
此时水的高度h =h + 浸 下 =15cm+ =20cm;
水 1 S 60cm2
上
则h =h ﹣4cm=16cm,当H大于10cm,则水已溢出;
物 水
物体的重力G =△F +△G =40N+ρ g(V ﹣S H)=43N;
物 压 水 水 物 物
G 43
物体的密度为ρ = 物 = kg/m3=5.375×103kg/m3
物 gV 10×8×10-4
物
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】故答案为:13;5.375×103。
三、计算题(共5小题):
21.将一正方体木块,系好绳子后放入甲图容器中,并把绳子的另一端固定在容器底部的中央。然
后沿器壁缓慢匀速倒入水(忽略其他因素影响),容器中水与木块位置变化如图所示。小花经
过分析画出木块从加水开始到被完全浸没后的过程中,水对容器底部的压力随加水体积的变化
图像,如图所示。已知ρ =0.6×103kg/m3,木块质量为600g,底面积为100cm2。求:
木
(1)如图甲所示,未加水时木块对容器底部的压强是多少;
(2)如图乙所示,当注入水体积为600cm3时,木块对容器底部的压力刚好为0,则容器底面积
是多少cm2;
(3)当加水体积为1800cm3时剪断绳子,当木块稳定后,绳断前后木块移动距离是多少cm。
【答案】(1)如图甲所示,未加水时木块对容器底部的压强是600Pa;
(2)如图乙所示,当注入水体积为600cm3时,木块对容器底部的压力刚好为 0,则容器底面积是
200cm2;
(3)当加水体积为1800cm3时剪断绳子,当木块稳定后,绳断前后木块移动距离是3cm。
【解析】解:(1)如图甲所示,未加水时木块对容器底部的压力:F=G=mg=0.6kg×10N/kg=
6N,
F 6N
= = =
木块对容器底部的压强:p 600Pa;
S 100×10-4m2
木
(2)如图乙所示,当注入水体积为600cm3时,木块对容器底部的压力刚好为0,
此时木块处于漂浮状态,受到的浮力F =G=6N,
浮
F 6N
由F =ρgV 可得,排开水的体积:V = 浮 = =6×10﹣4m3=
浮 排 排 ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
600cm3,
V 600cm3
则木块浸入水中的深度:h = 排= =6cm,
浸 S 100cm2
木
V 600cm3
由注水的体积V =(S ﹣S )h 可得,容器的底面积:S = 水+S = +100cm2=
水 容 木 浸 容 h 木 6cm
浸
200cm2;
m m 600g
(3)由ρ= 可得,木块的体积:V = 木= =1000cm3,
V 木 ρ 0.6g/cm3
木
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】V 1000cm3
木块的高度:h = 木= =10cm,
木 S 100cm2
木
由图象可知,当注入水的体积为1600cm3时,木块恰好浸没,
1800cm3-1600cm3
当加水体积为1800cm3时,木块上表面到液面的距离h = =1cm,
1 200cm2
剪断绳子稳定后,木块处于漂浮状态,受到的浮力为 6N,排开水的体积600cm3,浸入水中的深
度为6cm,
则木块上表面到水面的距离h=h ﹣h =10cm﹣6cm=4cm,
2 木 浸
V -V 1000cm3-600cm3
木块排开水体积减少导致液面下降的高度h = 木 排= =2cm,
3 S 200cm2
容
当木块稳定后,绳断前后木块移动距离:h=h+h﹣h=1cm+4cm﹣2cm=3cm。
1 2 3
答:(1)如图甲所示,未加水时木块对容器底部的压强是600Pa;
(2)如图乙所示,当注入水体积为600cm3时,木块对容器底部的压力刚好为0,则容器底面积
是200cm2;
(3)当加水体积为1800cm3时剪断绳子,当木块稳定后,绳断前后木块移动距离是3cm。
22.如图甲,边长为10cm的立方体木块A通过细线与圆柱形容器底部相连,容器中液面与A上表面
齐平,液面距容器底距离为30cm。从打开容器底部的抽液机匀速向外排液开始计时,细线中拉
力F随时间t的变化图象如图乙所示,已知木块密度 ρ=0.5×103kg/m3,容器的底面积为
200cm2,g取10N/kg。根据以上信息,请解决下列问题:
(1)第0秒时,木块A受到的浮力多大?
(2)容器中液体的密度多大?
(3)第50秒时,液体对容器底的压强多大?
(4)50秒内从容器中抽出液体的质量是多少?
【答案】(1)第0秒时,木块A受到的浮力为10N;(2)容器中液体的密度为1.0×103kg/m3;
(3)第 50 秒时,液体对容器底的压强为 2500Pa;(4)50 秒内从容器中抽出液体的质量是
0.5kg。
【解析】解:(1)木块体积V=(0.1m)3=1×10﹣3m3,
m
由ρ= 可得,木块的质量m=ρ V=0.5×103kg/m3×1×10﹣3m3=0.5kg,
V 木
木块的重力G=mg=0.5kg×10N/kg=5N,
当t=0时,A与液面的上表面相平,此时A受到重力、绳子的拉力及液体对它的浮力的作用,
故存在平衡关系:F =G+F ,因为木块的重力G=5N,故木块受到的浮力F =5N+5N=10N,
浮 拉 浮
F 10N
(2)由F =ρ gV 得:ρ = 浮 = =1.0×103kg/m3;
浮 液 排 液 gV 10N/kg×1×10-3m3
排
(3)由图乙可知:第50s时,绳子的拉力为零,即木块处于漂浮状态,则F ′=G=5N,
浮
根据F =ρ gV 得此时的木块浸入液体里的体积为:
浮 液 排
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】F ' 5N
V ′= 浮 = =5×10﹣4m3=500cm3,
排 ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
液
V ' 500cm3
所以,木块浸入液体的深度为:h = 排 = =5cm,
浸 S (10cm) 2
木
此时液体深度h′=h﹣(L﹣h )=30cm﹣(10cm﹣5cm)=25cm=0.25m,
浸
液体对容器底的压强p=ρgh′=103kg/m3×10N/kg×0.25m=2500Pa;
(4)当木块恰好漂浮时,F =G
浮
则ρ gV =ρgV
水 排
1
得V = V=0.5×10﹣3m3
排 2
1
所以排出水的体积为:V=(S ﹣S )h =(200﹣100)× ×10×10﹣6m3=0.5×10﹣3m3
容 木 露 2
m=ρ V=103kg/m3×5×10﹣4m3=0.5kg,
水
则50秒内从容器中抽出的液体质量是0.5kg。
答:(1)第0秒时,木块A受到的浮力为10N;(2)容器中液体的密度为1.0×103kg/m3;
(3)第50秒时,液体对容器底的压强为 2500Pa;(4)50秒内从容器中抽出液体的质量是
0.5kg。
23.如图甲所示,一个不计外壁厚度且足够高的柱形容器放在水平桌面上,容器中立放着一个底面
积为100cm2、高为12cm均匀实心长方体木块A,A的底部与容器底用一根细绳连在一起。现慢慢
向容器中加水,当加入1.8kg的水时,木块A对容器底部的压力刚好为0,如图乙所示,此时容
器中水的深度为9cm。已知细绳长度为L=8cm,ρ =1.0×103kg/m3)。求:
水
(1)当木块A对容器底部的压力刚好为0时,A受到的浮力。
(2)木块A的密度。
(3)若继续缓慢向容器中加水,当容器中的水的总质量为 4.5kg时,停止加水,如图丙所示。
此时将与A相连的细绳剪断,求细绳剪断前、剪断后木块静止时,水对容器底部压强的变化
量。(整个过程中无水溢出)
(4)将绳子换为原长为8cm的轻质弹簧(不计弹簧的体积),从容器中没有水到A刚好浸没,
需加多少kg的水,此时,弹簧拉力为多大?(在一定范围内,弹簧受到的拉力每增大 1N,
弹簧的长度就伸长1cm)
【答案】(1)A受到的浮力为9N;
(2)木块A的密度为0.75×103kg/m3;
(3)细绳剪断前、剪断后木块静止时,水对容器底部压强的变化量为50Pa;
(4)从容器中没有水到A刚好浸没,需加5.7kg的水,此时,弹簧拉力为3N。
【解析】解:(1)已知木块A的底面积S =100cm2,
木
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】由乙图可知:当木块A对容器底部的压力刚好为0,水的深度为h =9cm;
水
则木块A排开水的体积:V =S h =100cm2×9cm=900m3=9×10﹣4m3,
排 木 水
木块受到的浮力:F =ρ V g=1×103kg/m3×9×10﹣4m3×10N/kg=9N;
浮 水 排
(2)木块A的体积:V =S h =100cm2×12cm=1200cm3=1.2×10﹣3m3,
木 木 木
由于木块A对容器底部的压力刚好为0,木块A处于漂浮,则G=F =9N,
浮
G 9N
由G=mg=ρVg可得木块的密度:ρ = 木 = =0.75×103kg/m3;
木 V g 1.2×10-3m3×10N/kg
木
m
(3)木块A对容器底部的压力刚好为0时,由ρ= 可得所加水的体积为:
V
m 1.8kg
V = 水1= =1.8×10﹣3m3=1800cm3;
水1 ρ 1×103kg/m3
水
由乙图可知:V =(S ﹣S )h ,(其中h =9cm)
水1 容 木 水 水
V 1800cm3
则容器的底面积为:S = 水1+S = +100cm2=300cm2;
容 h 木 9cm
水
m 4.5kg
再次加水后容器中水的总体积为:V = 水2= =4.5×10﹣3m3=4500cm3;
水2 ρ 1.0×103m3
水
如上图丙中可知,木块下表面以下水的体积(图中红线以下)为:V =S L=300cm2×8cm=
1 容
2400cm3,
则红线以上水的体积为:V=V ﹣V=4500cm3﹣2400cm3=2100cm3,
2 水2 1
设此时木块浸入水的深度为h′,则V=(S ﹣S )h′,
2 容 木
V 2100cm3
所以,木块浸入水的深度:h′= 2 = =10.5cm,
S -S 300cm2-100cm2
容 木
此时木块排开水的体积为:V ′=S h′=100cm2×10.5cm=1050cm3;
排 木
若将细线剪断,木块将上浮,当木块静止时漂浮如上图丁,
由于图丁与图甲中的木块都是漂浮,则木块受到的浮力相等,排开水的体积相等,
所以,细线剪断后木块漂浮时,其排开水的体积为:V ″=V =900cm3,
排 排
细绳剪断前、剪断后,排开水的体积变化量:△V =V ′﹣V ″=1050cm3﹣900cm3=150cm3,
排 排 排
△V 150cm3
则水的深度变化量:△h= 排= =0.5cm=5×10﹣3m,
S 300cm2
容
所以,水对容器底部压强的变化量:△p=ρ g△h=1×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣3m=50Pa;
水
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】(4)实心长方体木块A刚好浸没时到的浮力:
F =ρ V g=ρ Vg=1×103kg/m3×12×100×10﹣6m3×10N/kg=12N;
浮全 水 排全 水 A
而A的重力为9N,因浮力大于重力,故弹簧伸长,A受竖直向上的浮力和竖直向下的重力作用及
弹簧对A竖直向下的拉力T作用,因此时A处于静止状态,受平衡力的作用,即
G+T=F ;
A 浮全
故弹簧对A的拉力:T=F ﹣G=12N﹣9N=3N,
浮全 A
因在一定范围内,弹簧受到的拉力每增大1N,弹簧的长度就伸长1cm,故此时弹簧伸长了3cm,
故弹簧总长为:L=8cm+3cm=11cm,
故A下底面以下水的体积:V=S L=300cm2×11cm=3.3×10cm3,
3 容
故A下底面以上水的体积:V=(S ﹣S)h =(300cm2﹣100cm2)×12cm=2.4×10cm3,
4 容 A 木
加水的总体积为:V=V+V=3.3×10cm3+2.4×10cm3=5.7×10cm3,
3 4
故从容器中没有水到A刚好浸没,需加水的质量:
m =ρ V=1×103kg/m3×5.7×103×10﹣6m3=5.7kg。
加 水
答:(1)A受到的浮力为9N;
(2)木块A的密度为0.75×103kg/m3;
(3)细绳剪断前、剪断后木块静止时,水对容器底部压强的变化量为50Pa;
(4)从容器中没有水到A刚好浸没,需加5.7kg的水,此时,弹簧拉力为3N。
24.小明在实验室模拟研究浮箱种植的情境。他将重力为10N、底面积为200cm2的薄壁柱形容器置
于水平桌面上,A是边长为10cm密度均匀的正方体浮箱模型,通过一根长为5cm的细线连接着
底面积为25cm2的柱形物体B,先将A、B两物体叠放在容器中央,物体B未与容器底紧密接触,
然后缓慢向容器中注水,注水过程中正方体A一直保持竖直状态。当水的深度为12cm时,绳子
处于自由状态,如图甲所示,此时物体B对容器底的压力为1.7N;继续向容器中注水,整个注
水过程中正方体A所受浮力F与水的深度h的关系图像如图乙所示,水未溢出。(细线不可伸长,
且质量、体积不计)求:
(1)图甲所示水对容器底的压强;
(2)物体B的密度;
(3)当注水深度为16cm时,容器对水平桌面的压力。
【答案】(1)图甲所示水对容器底的压强为1200Pa;
(2)物体B的密度为2.7×103kg/m3;
(3)当注水深度为16cm时,容器对水平桌面的压力为42.7N。
【解析】解:(1)图甲所示水对容器底的压强为:p=ρ gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=
水
1200Pa;
(2)由图乙可知,容器内水深度为4cm时,图象出现拐点,且此时A受到的浮力为0,说明此时水
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】恰好接触A的下表面,即B的高度为:h=4cm,
B
所以B的体积为:V=Sh=25cm2×4cm=100cm3,
B B B
水的深度为12cm时,绳子处于自由状态,此时B受重力、支持力和浮力作用,
此时B受到的浮力为:F =ρ gV =ρ gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10﹣6m3=1N,
浮B 水 排B 水 B
此时容器底对物体B的支持力为:F =F =1.7N,
支B 压B
所以G=F +F =1N+1.7N=2.7N,
B 浮B 支B
G 2.7N
由 G = mg = ρVg 可 得 , 物 体 B 的 密 度 为 : ρ = B = =
B V g 100×10-6m3×10N/kg
B
2.7×103kg/m3;
(3)由图乙可知,当容器内水深度为h 时,图象出现拐点,且随后注水一段时间内A受到的浮力
1
保持不变,说明这段时间内A处于漂浮状态,
则G=F=6N,
A
当容器内水深度大于h 时,正方体A所受浮力又保持F 不变,有2种可能,一是A、B整体浸没
2 1
在水中,二是A、B整体处于漂浮,
正方体A的体积V=(10cm)3=1000cm3,
A
若整体浸没在水中,则整体受到的总浮力:
F =ρ gV =ρ g(V+V)=1.0×103kg/m3×10N/kg×(1000+100)×10﹣6m3=11N,
浮总 水 排总 水 A B
而整体受到的总重力G =G+G=6N+2.7N=8.7N,
总 A B
比较可知F >G ,所以整体不可能浸没在水中,则整体最终会处于漂浮状态,
浮总 总
所以,当容器内水深度等于h 时,整体恰好处于漂浮状态(B即将离开容器底),此时A受重力、
2
拉力和浮力作用,B受重力、拉力和浮力作用,
则绳对B的拉力为:T=G﹣F =2.7N﹣1N=1.7N,
B 浮B
则绳对A的拉力为:T'=F=1.7N,
所以A受到的浮力为:F =G+T'=6N+1.7N=7.7N,
浮A A
F 7.7N
由F =ρ gV 可知,A排开水的体积为:V = 浮A = =7.7×10
浮 水 排 排A ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
﹣4m3,
V 7.7×10-4m3
此时A浸入水中的深度为:h = 排A = =0.077m=7.7cm,
A S (0.1m) 2
A
则此时容器内水的深度为:h=4cm+5cm+7.7cm=16.7cm,
2
所以当注水深度为16cm时,A、B整体仍处于沉底状态,
此时A浸入水中的深度为h=16cm﹣4cm﹣5cm=7cm,
A
则此时容器内水的体积为:V =S h ﹣V﹣V =200cm2×16cm﹣100cm3﹣10cm×10cm×7cm=
水 容 水 B A浸
2400cm3=2.4×10﹣3m3,
则此时容器内水的重力为:G =m g=ρ V g=1.0×103kg/m3×2.4×10﹣3m3×10N/kg=24N,
水 水 水 水
所以容器对水平桌面的压力为:F =G+G+G +G =6N+2.7N+24N+10N=42.7N。
压 A B 水 容
答:(1)图甲所示水对容器底的压强为1200Pa;
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】(2)物体B的密度为2.7×103kg/m3;
(3)当注水深度为16cm时,容器对水平桌面的压力为42.7N。
25.如图所示,水平桌面上放置一圆柱形容器,其内底面积为200cm2,容器侧面靠近底部的位置有
一个由阀门K控制的出水口,物体A是边长为10cm的正方体,用不可伸长的轻质细线悬挂放入
1
水中静止,此时有 的体积露出水面,细线受到的拉力为12N,容器中水深为18cm。已知,细线
5
能承受的最大拉力为15N,细线断裂后物体A下落过程不翻转,物体A不吸水,g取10N/kg。
(1)求物体A的密度;
(2)打开阀门K,使水缓慢流出,问放出大于多少kg水时细线刚好断裂?
(3)细线断裂后立即关闭阀门K,关闭阀门K时水流损失不计,物体A下落到容器底部稳定后,
求水对容器底部的压强;
(4)从细线断裂到物体A下落到容器底部的过程中,求重力对物体A所做的功。
【答案】(1)物体A的密度为2×103kg/m3;
(2)打开阀门K,使水缓慢流出,放出大于0.3kg水时细线刚好断裂;
(3)水对容器底部的压强为1.75×103Pa;
(4)从细线断裂到物体A下落到容器底部的过程中,重力对物体A所做的功为2J。
【解析】解:(1)V=(0.1m)3=1×10﹣3m3,
1 1 4
由于用细绳悬挂放入水中,有 的体积露出水面,则V =(1- )V= ×1×10﹣3m3=8×10﹣
5 排 5 5
4m3,
F =ρ gV =1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N,
浮 水 排
对物体受力分析得,物体A的重力G=F+F =12N+8N=20N,
浮
G 20N
物体A的质量m= = =2kg,
g 10N/kg
m 2kg
物体A的密度ρ = = = 2×103kg/m3。
物 V 1×10-3m3
1
(2)物体原来浸入水中的深度h=(1- )×0.1m=0.08m,
5
细线刚好断裂时,根据物体受力分析得,F '=G﹣F'=20N﹣15N=5N,
浮
F ' 5N
根据F =ρ gV 可得:V ′= 浮 = =5×10﹣4m3,
浮 水 排 排 ρ g 1.0×103kg/m3×10N/kg
水
V ' 5×10-4m3
则物体现在浸入水中的深度h'= 排 = =0.05m,
S (0.1m) 2
A
水下降的深度:△h=h﹣h'=0.08m﹣0.05m=0.03m,
放出水的质量:
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】m =ρ (S ﹣S )△h=1.0×103kg/m3×(200×10﹣4m2﹣0.01m2)×0.03m=0.3kg;
放 水 容器 物
所以应放出大于0.3kg水时细线断裂;
(3)由于细线刚好断裂时,露出水面的体积为:V =V﹣V ′=1×10﹣3m3﹣5×10﹣4m3=5×10﹣
露 排
4m3,
则细线断裂后,物体A下落到容器底部稳定后,液面上升的高度:
V 5×10-4m3
△h= 露= =0.025m=2.5cm;
S 200×10-4m2
容
物体A下落到容器底部稳定后水深:h =18cm﹣3cm+2.5cm=17.5cm=0.175m,
水
水对容器底部的压强P=ρ gh =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.175m=1.75×103Pa;
水 水
(4)物体A下落的高度h =0.18m﹣0.08m=0.1m;
物
重力对物体A做的功W=Gh =20N×0.1m=2J。
物
答:(1)物体A的密度为2×103kg/m3;
(2)打开阀门K,使水缓慢流出,放出大于0.3kg水时细线刚好断裂;
(3)水对容器底部的压强为1.75×103Pa;
(4)从细线断裂到物体A下落到容器底部的过程中,重力对物体A所做的功为2J。
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