2024河北物理中考備考重難專題：壓強(qiáng)、浮力綜合類 （課后練習(xí)）

2024河北物理中考備考重難專題：壓強(qiáng)、浮力綜合類典例精講例底面積為200cm2、重為5N的平底圓柱形容器內(nèi)裝有適量的水放置在水平桌面上，現(xiàn)將體積為500cm3、重為4N的木塊A輕輕放入容器內(nèi)的水中，靜止后水面的高度為10cm，如圖甲所示；若將一重為6N的物體B用細(xì)繩系于A的下方，使其恰好浸沒(méi)在水中，如圖乙所示(水未溢出)，不計(jì)繩重及其體積．(ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)求：例題圖(1)圖甲中木塊A靜止時(shí)排開(kāi)水的體積．(2)物體B的密度．(3)圖乙中水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)．(4)若將圖乙中的水換為密度為1.2×103kg/m3的鹽水，則靜止后木塊A露出液面的體積．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(5)若將圖乙中的細(xì)繩剪斷，容器對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)．(6)圖丙中，將一個(gè)物體C(其密度與B相同)放置在木塊A上，使得木塊A的上表面與水面相平，求VB與VC之比．實(shí)戰(zhàn)演練1.如圖甲所示，一個(gè)圓柱形容器放在水平桌面上，容器中放著一個(gè)底面積為100cm2、高為10cm的均勻?qū)嵭哪緣KA，A底部與容器底部用一根細(xì)繩連在一起．現(xiàn)慢慢向容器中加水，加入0.9kg的水時(shí)，木塊A對(duì)容器底部的壓力剛好為零，如圖乙所示，此時(shí)容器中水的深度為6cm.(g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3)求：(1)木塊A對(duì)容器底部的壓力剛好為零時(shí)，木塊A受到的浮力．(2)木塊A的密度．(3)若繼續(xù)緩慢向容器中加水，當(dāng)木塊A剛好浸沒(méi)，停止加水，如圖丙所示，此時(shí)將與木塊A相連的細(xì)繩剪斷，已知細(xì)繩長(zhǎng)度為l＝4cm，整個(gè)過(guò)程中無(wú)水溢出．細(xì)繩剪斷后，水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)．2.(2022河北17題)質(zhì)地均勻的長(zhǎng)方體放在水平地面上，密度為1.5×103kg/m3，邊長(zhǎng)如圖甲所示．另有一高為0.35m、底面積為2×10－2m2的薄壁圓筒形容器放在水平地面上，容器內(nèi)盛有0.3m深的某種液體，如圖乙所示．將長(zhǎng)方體由平放變?yōu)樨Q放，長(zhǎng)方體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)變化量與液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)恰好相等．(g取10N/kg)(1)求長(zhǎng)方體的質(zhì)量；(2)在圖甲中作出長(zhǎng)方體所受重力的示意圖(“O”點(diǎn)為長(zhǎng)方體的重心)；(3)求液體的密度；(4)在豎放的長(zhǎng)方體上水平截取一部分，并將截取部分放入容器中，能使液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)最大且截取部分的質(zhì)量最小，求截取部分所受的浮力．參考答案典例精講例(1)因?yàn)槟緣KA漂浮在水中，木塊A受力平衡，所以F?。紾A＝4N由F?。溅阉甮V排得，木塊A靜止時(shí)排開(kāi)水的體積V排＝eq\f(F浮,ρ水g)＝eq\f(4N,1.0×103kg/m3×10N/kg)＝4×10－4m3(2)將A、B看作一個(gè)整體，其處于懸浮狀態(tài)F浮總＝GA＋GB＝4N＋6N＝10N根據(jù)F?。溅阉甮V排得，整體排開(kāi)水的體積V排總＝eq\f(F浮總,ρ水g)＝eq\f(10N,1.0×103kg/m3×10N/kg)＝1×10－3m3則物體B的體積VB＝V排總－VA＝1×10－3m3－5×10－4m3＝5×10－4m3則物體B的密度ρB＝eq\f(GB,gVB)＝eq\f(6N,10N/kg×5×10－4m3)＝1.2×103kg/m3(3)容器中水的體積不變，則圖甲中的水面高度h甲＝eq\f(V水＋V排,S容)同理，圖乙中的水面高度h乙＝eq\f(V水＋V排總,S容)所以圖乙中水面相對(duì)于圖甲上升的高度Δh＝h乙－h(huán)甲＝eq\f(V排總－V排,S容)＝eq\f(1×10－3m3－4×10－4m3,200×10－4m2)＝0.03m則圖乙中水的深度h乙＝h甲＋Δh＝0.10m＋0.03m＝0.13m水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)p＝ρ水gh乙＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.13m＝1.3×103Pa(4)若將圖乙中的水換為鹽水，木塊A和物體B整體漂浮，整體受到的浮力不變，仍為F浮總＝GA＋GB＝4N＋6N＝10N此時(shí)整體排開(kāi)鹽水的體積V排總′＝eq\f(F浮總,ρ鹽水g)＝eq\f(10N,1.2×103kg/m3×10N/kg)＝eq\f(5,6)×10－3m3則木塊A露出液面的體積VA露＝VA＋VB－V排總′＝5×10－4m3＋5×10－4m3－eq\f(5,6)×10－3m3≈1.7×10－4m3(5)由圖甲可知，容器中水的體積V水＝S容h甲－V排＝200×10－4m2×0.10m－4×10－4m3＝1.6×10－3m3則水的重力G水＝m水g＝ρ水V水g＝1.0×103kg/m3×1.6×10－3m3×10N/kg＝16N因無(wú)論細(xì)繩是否剪斷，整體對(duì)桌面的壓力都等于整體的重力，所以容器對(duì)水平桌面的壓力F壓＝G容＋G水＋GA＋GB＝5N＋16N＋4N＋6N＝31N則容器對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)p′＝eq\f(F壓,S容)＝eq\f(31N,200×10－4m2)＝1550Pa(6)整體處于漂浮狀態(tài)，則F浮′＝GA＋GC整體受到的浮力F浮′＝ρ水gVA＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10－4m3＝5N物體C的重力GC＝F浮′－GA＝5N－4N＝1N物體C的密度和物體B的密度相同由G＝mg、ρ＝eq\f(m,V)可得，VB∶VC＝GB∶GC＝6∶1實(shí)戰(zhàn)演練1.解：(1)木塊A對(duì)容器底部的壓力剛好為零時(shí)，此時(shí)容器中水的深度為6cm，木塊A排開(kāi)水的體積V排＝SAh浸＝100cm2×6cm＝600cm3＝6×10－4m3木塊A受到的浮力F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10－4m3＝6N(2)木塊A對(duì)容器底部的壓力剛好為零時(shí)處于漂浮狀態(tài)，則有GA＝F?。?N由G＝mg可得，木塊A的質(zhì)量mA＝eq\f(GA,g)＝eq\f(6N,10N/kg)＝0.6kg木塊A的體積VA＝SAhA＝100cm2×10cm＝1000cm3＝1×10－3m3木塊A的密度ρA＝eq\f(mA,VA)＝eq\f(0.6kg,1×10－3m3)＝0.6×103kg/m3(3)0.9kg水的體積V水＝eq\f(m水,ρ水)＝eq\f(0.9kg,1.0×103kg/m3)＝9×10－4m3＝900cm3當(dāng)木塊A對(duì)容器底部的壓力剛好為零時(shí)，由V水＝(S容－SA)h浸可得，容器的底面積S容＝eq\f(V水,h浸)＋SA＝eq\f(900cm3,6cm)＋100cm2＝250cm2木塊A浸沒(méi)時(shí)容器中水的深度為h總＝l＋hA＝4cm＋10cm＝14cm容器中木塊A與水的體積之和為V總木塊A剛好浸沒(méi)時(shí)，容器中水的體積V水′＝V總－VA＝14cm×250cm2－1000cm3＝2500cm3細(xì)繩剪斷后，容器內(nèi)水的深度h＝eq\f(V水′＋V排,S容)＝eq\f(2500cm3＋600cm3,250cm2)＝12.4cm＝0.124m水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.124m＝1240Pa2.解：(1)由甲圖可知，長(zhǎng)方體的體積V＝0.1m×0.1m×0.3m＝0.003m3根據(jù)ρ＝eq\f(m,V)得，長(zhǎng)方體的質(zhì)量m＝ρV＝1.5×103kg/m3×0.003m3＝4.5kg(2)長(zhǎng)方體所受重力G＝mg＝4.5kg×10N/kg＝45N長(zhǎng)方體所受重力示意圖如答圖所示(3)長(zhǎng)方體從水平放置變?yōu)樨Q直放置后，高度的變化量Δh＝0.3m－0.1m＝0.2m長(zhǎng)方體是均勻的，所以壓強(qiáng)變化量Δp＝ρgΔh＝1.5×103kg/m3×10N/kg×0.2m＝3×103Pa已知長(zhǎng)方體的壓強(qiáng)變化量等于乙中液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)，即Δp＝p液根據(jù)液體的壓強(qiáng)公式：p液＝ρ液gh液則液體的密度ρ液＝eq\f(p液,gh液)＝eq\f(Δp,gh液)＝eq\f(3×103Pa,10N/kg×0.3m)＝1×103kg/m3(4)因?yàn)殚L(zhǎng)方體的密度大于液體的密度