当前位置:首页>文档>专题23浮力细线加水放水题型(知识点复习+例题讲解+过关练习)-备战2023年中考物理一轮复习考点帮(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_一轮复习_解析版

专题23浮力细线加水放水题型(知识点复习+例题讲解+过关练习)-备战2023年中考物理一轮复习考点帮(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_一轮复习_解析版

  • 2026-05-02 10:56:50 2026-05-02 10:20:15

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docx
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0.328 MB
文档页数
29 页
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2026-05-02 10:20:15

文档内容

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。 资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】