技能訓練二-壓強、浮力的綜合計算

技能訓練二壓強、浮力的綜合計算浮力是力學計算中重要的組成局部，是初中物理中的難點之一，也是中考高頻考點之一。一、計算浮力的方法1．稱量法：F?。紾－F(用彈簧測力計測浮力)。2．壓力差法：F?。紽向上－F向下(用浮力產(chǎn)生的原因求浮力)。3．阿基米德原理法：F浮＝G排或F?。溅岩篤排g(知道物體排開液體的質量或體積時常用)。4．平衡法：F?。紾物，適用于漂浮或懸浮的自由狀態(tài)的物體。二、計算浮力的根本思路1．仔細審題，注意抓住隱含條件的關鍵詞，如浸入、浸沒、裝滿、未裝滿、溢出、未溢出、漂浮、懸浮、上浮、下沉等。2．確定研究物體，并對物體進行受力分析(重力、浮力、拉力或壓力等)。3．在受力分析的根底上，列出關系式，漂浮或懸浮時F?。紾物；用線吊在液體中時：F?。紾－G示；被強制壓(按)入液體中時，F(xiàn)?。紾＋F(F為壓力或拉力)，假設有幾個物體連接在一起，可以將它們視為一個整體進行研究。4．把阿基米德原理公式或密度、重力的計算公式代入關系式，代入量解出未知量，這種思維方式不僅對較難題適用，對解較容易的浮力題也適用。三、漂浮問題“五規(guī)律”：(歷年中考頻率較高)規(guī)律一：物體漂浮在液體中，所受的浮力等于它受到的重力。規(guī)律二：同一物體漂浮在不同液體里，所受浮力相同。規(guī)律三：同一物體漂浮在不同液體里，在密度大的液體里浸入的體積小。規(guī)律四：漂浮物浸入液體的體積是它總體積的幾分之幾，物體密度就是液體密度的幾分之幾。規(guī)律五：將漂浮物體全部浸入液體里，需加的豎直向下的外力等于液體對物體增大的浮力。1．(2015，眉山)如下圖，有一種圓柱形薄壁燒杯，它的底面積為50cm2，燒杯自重1.2N，置于水平桌面上，在燒杯內(nèi)倒入200mL的鹽水時，杯底所受鹽水的壓強為440Pa。(g＝10N/kg(1)燒杯內(nèi)鹽水的密度；(2)燒杯對桌面的壓強；(3)如圖乙所示，把一個雞蛋輕輕放入鹽水中，雞蛋剛好懸浮，液面上升到250mL刻線處，求雞蛋的重力。解：(1)鹽水深h＝eq\f(V,S)＝eq\f(200cm3,50cm2)＝4cm＝0.04m，鹽水密度ρ＝eq\f(p,gh)＝eq\f(440Pa,10N/kg×0.04m)＝1.1×103kg/m3(2)G鹽水＝F＝pS＝440Pa×50×10－4m2＝2.2N，p＝eq\f(F總,S)＝eq\f(G杯＋G鹽水,S)＝eq\f(1.2N＋2.2N,50×10－4m2)＝0.68×103Pa(3)F浮＝ρ液V排g＝1.1×103kg/m3×10N/kg×(250－200)×10－6m3＝0.55N，雞蛋懸浮，G2．(2015，郴州)如圖是一廁所自動沖水裝置，圓柱體浮筒A與閥門C通過桿B連接，浮筒A的質量為1kg，高為0.22m，B桿長為0.2m，閥門C的上外表積為25cm2，B和C的質量、厚度、體積及摩擦均忽略不計，當A露出0.02m時，C恰好被A拉開(1)剛拉開閥門C時，C受到水的壓強和壓力；(2)此時浮筒A受到的浮力；(3)浮筒A的密度。解：(1)h＝0.22m＋0.2m－0.02m＝0.4m，p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/g×0.4m＝4×103Pa，F(xiàn)＝pS＝4×10(2)FA浮＝GA＋FC拉＝mAg＋FC拉＝1kg×10N/kg＋10N＝20(3)VA排＝eq\f(FA浮,ρ水g)＝eq\f(20N,10N/kg×103kg/m3)＝2×10－3m3，S＝eq\f(V排,h下)＝eq\f(2×10－3m3,0.22m－0.02m)＝1×10－2m2，ρA＝eq\f(mA,VA)＝eq\f(1kg,1×10－2m2×0.22m)＝0.45×103kg/m33．(2011，寧波)為了給立方體工件外表均勻地涂上某種油，需要用豎直向下的力F把漂浮在油面上的工件緩緩地壓入油內(nèi)，如圖甲所示。工件的下底面與油面的距離為h，力F與h的大小關系如圖乙所示。小科覺得圖中CB的延長線BA段是沒有意義的，老師告訴他，力F為負值時，說明它的方向與原來的方向相反了。(1)分析BC段：隨著h的增大，工件所受的浮力大小將________，油對工件下底面的壓強大小將________(填“變大”“變小”或“不變”)；(2)假設A點的坐標為(－a，0)，那么a＝________。從圖象分析，a表示了工件一個物理量的值，這個量就是工件的________；(3)求C點所對應狀態(tài)下，工件所受的浮力及油對工件下底面的壓強(不考慮大氣壓強)。解：(1)變大變大(2)400重力(3)F?。紾＋F＝400N＋600N＝103N，p＝eq\f(F壓,S)＝eq\f(103N,〔0.5m〕2)＝4000Pa4．小明來到素有“中國死?！敝Q的新疆達坂城鹽湖游玩，看到游客能漂浮在湖面，便利用隨身攜帶的砝碼盒以及長方體有蓋鐵皮罐、細線、沙石、水等物品探究湖中鹽水的密度。(g取10N/kg)①取一根細線與鐵皮罐等高，通過對折細線找到鐵皮罐一半高度位置，并作記號。②在鐵皮罐內(nèi)參加適量沙石并加蓋密封，使之漂浮時一半浸入水中。③在鐵皮罐上加砝碼，直至鐵皮罐恰好浸沒在水中。④將該鐵皮罐放入鹽水中，加砝碼，直至鐵皮罐恰好浸沒在鹽水中。(1)鐵皮罐的體積有多大？(2)鐵皮罐和沙石的總重有多大？(3)鹽水的密度有多大？解：(1)設鐵皮罐一半浸入水中受浮力為F浮，根據(jù)漂浮條件，②圖有F浮＝G總，由③圖有2F浮＝G總＋G碼，兩式并解：F?。紾碼即ρ水gV排＝m碼g，V罐＝2V排＝2×eq\f(m碼,ρ水)＝2×eq\f(500g,1g/cm3)＝1000cm3(2)G總＝F?。溅阉甮V排＝103kg/m3×10N/kg×500×10－6m3＝5N(3)由F′?。紾總′得ρ鹽gV排′＝G碼′＋G罐，有ρ鹽×10N/kg×103×10－6m3＝0.7kg×10N/kg＋5N，解得5．(2015，咸寧)一個圓柱形容器放在水平桌面上，如圖甲所示，容器中立放著一個均勻實心圓柱體M，現(xiàn)慢慢向容器中加水，參加的水對容器底的壓強p水與所加水的質量m的關系如圖丙所示，在整個過程中無水溢出，M的底面始終與容器中的水面平行，當參加的水等于3kg時，物體M剛好漂浮且露出水面的高度為4cm，如圖乙所示，(ρ水＝1.0×10(1)圓柱體M剛好漂浮時容器中水的深度h；(2)圓柱體M的密度ρ；(3)圓柱形容器的內(nèi)底面積S。解：(1)h＝eq\f(p,ρg)＝eq\f(0.6×103Pa,103kg/m3×10N/kg)＝0.06m(2)F?。溅阉甮V排＝ρ水gSh，又F?。紾物＝ρ物g×S·L＝ρ物gS·(0.06m＋0.04m)，即ρ水gS×0.06m＝ρ物gS×0.1m，解得ρ物＝0.6ρ水＝0.6(3)S＝eq\f(F′,p′)＝eq\f(ΔG,Δp)＝eq\f(〔7kg－3kg〕×10N/kg,1.0×103Pa－0.6×103Pa)＝0.1m2或F＝G總＝(7kg＋3kg)×10N/kg＝100N，S＝eq\f(F,p′)＝eq\f(100N,1×103Pa)＝0.1m2(其他合理解法也可)6．(2015，天津)底面積為So的圓柱形薄壁容器內(nèi)裝有密度為ρo的液體，橫截面積為S1的圓柱形木塊由一段非彈性細線與容器底部相連，且局部浸入液體中，此時細線剛好伸直，如下圖。細線所能承受的最大拉力為T，現(xiàn)往容器中再緩慢注入密度為ρo的液體，直到細線剛好被拉斷為止。請解答以下問題。(1)畫出細線剛好伸直時，木塊在豎直方向上的受力示意圖；(2)導出細線未拉斷前，細線對木塊拉力F與注入的液體質量m之間的關系式；(3)求出細線剛好被拉斷時與細線斷后容器中液面恢復