2025年中考物理答题技巧与模式(通用版)专题08压强与浮力的常考难点综合计算(学生版+解析)

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2025年中考物理答题技巧与模式(通用版)专题08压强与浮力的常考难点综合计算(学生版+解析)

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专题08 压强与浮力的常考难点综合计算
模型解读|模型构建|真题演练|素养通关
高频模型 中考题型与分值分布 命题特点
模型01 压强与浮力综合选择或填空题解题思路(压轴) 选择或填空题(2-3分) 一般情况下,各省中考物理命题,压强与浮力的计算部分是中考重点难点,属于压轴题,这类问题是全国各地中考生丢分最多的,会出现1道题。常以选择题或者综合计算题出现,分值10分以内。预测2025年各地要强化压强与浮力综合计算问题的研究和训练的力度。
模型02 压强与浮力综合计算题解题思路(压轴) 综合计算题(6—9分)
模|型|构|建
『模型解读,给思维方法及解题规律』
解压强和浮力综合选择题基础
(1)结合浮力计算的四种方法可以求解相应浮力问题;
(2)利用液体压强公式p=ρgh计算液体在某深度的压强。
说明:一般来讲,在选择题或者填空题里考查压强与浮力综合计算问题时,难度不会太大。
选择题涉及字母计算,有的比较浮力的变化,压强的变化;填空题一般计算,涉及的物理量浮力、压强、压强的变化量。
关键:搞清楚液体没有物体前液面高度,然后看物体浸在液体后液面高度。
【例题1】(2024云南中考真题)一质量为900g、底面积为100cm2、高为12cm的不吸水圆柱体放在盛有4.2kg水的薄壁(厚度不计)柱形容器内,容器底面积为300cm2,如图所示。打开阀门K,放出3kg的水后关闭阀门(=1.0×103kg/m3)。下列说法正确的是(  )
A. 圆柱体的密度为0.75×103kg/m3
B. 放水前水面距容器底部的高度为l4cm
C. 放水后水对容器底部的压力为21N
D. 放水后水对容器底部的压强为600Pa
【模型1变式练1】(2025陕西西安一模)如图所示,一个底面积为800cm2的薄壁圆柱形容器中装有某种液体,将一边长为10cm的正方体木块轻放入该容器中,木块静止时露出液面的高度为2cm,液体对容器底部的压强变化了80Pa。则该木块底部受到的液体压强为________Pa,木块受到的浮力为_______N。
【模型1变式练2】(2025武汉一模)铁架台的水平底座上有一只溢水杯,贴近溢水杯有一底面积为20cm2的圆柱形小桶(不计侧壁厚度)。弹簧测力计的上端挂在铁架台的支架上,下端悬挂一重力为1.2N、密度为4×103kg/m3的金属块。初始时,金属块有的体积浸在水中,弹簧测力计的示数为F1,杯中水面恰好与溢水口相平,小桶中没有水,如图所示。接着竖直向上提溢水杯,当溢水杯刚好离开水平底座时(底座对溢水杯的支持力刚好为零),提绳竖直向上的拉力为T1;提着溢水杯竖直向上缓慢移动,当金属块刚好浸没在水中时,水对小桶底部的压强为p,弹簧测力计的示数为F2,提绳竖直向上的拉力为T2。已知小桶能全部接住从溢水杯中溢出的水,则下列说法正确的是(  )
A. 金属块体积为300cm3 B. F1-F2=0.18N
C. p=150 Pa D. T2=T1
【模型1变式练3】水平桌面上有一底面积为的柱形平底薄壁容器,容器底部直立一底面积为的实心圆柱体(与容器底不密合),圆柱体对容器底的压强为,如图所示。向容器中注入质量为的液体后,圆柱体仍直立于容器底且未完全浸没,则(  )
A. 圆柱体所受浮力为 B. 圆柱体所受浮力为
C. 容器底所受液体压强可能为 D. 容器底所受液体压强可能为
『模型解读,给思维方法及解题规律』
1. 计算压强与浮力相关问题的基本思路
(1)仔细审题,注意抓住隐含条件的关键词,如浸入、浸没、装满、未装满、溢出、未溢出、漂浮、悬浮、上浮、下沉等。
(2)确定研究物体,并对物体进行受力分析(重力、浮力、拉力或压力等)。
(3)在受力分析的基础上,列出关系式,比如物体在液体中漂浮或悬浮时F浮=G物;用线吊在液体中时:
F浮=G-G示;被强制压(按)入液体中时,F浮=G+F(F为压力或拉力),若有几个物体连接在一起,可以将它们视为一个整体进行研究。
(4)把阿基米德原理公式或密度、重力的计算公式代入关系式,代入已知量解出未知量,这种思维方式不仅对较难题适用,对解较容易的浮力题也适用。
(5)利用液体压强公式计算时,通过浮力知识和数学公式能计算出物体底部处对应液体的深度,这个量求出后,液体压强就容易解决了。
2.熟练掌握求解浮力的几种基本方法
(1)用弹簧测力计测浮力即称量法:把物体挂在弹簧测力计上,记下其在空气中弹簧测力计的示数F1=G(G是物体受到重力),再把物体浸入液体,记下弹簧测力计的示数F2,则物体在液体中受到的浮力F浮=F1-F2
(2)用浮力产生的原因求浮力即压力差法:浸没在液体中的物体受到液体向上的压力为F1,向下的压力为F2,则物体受到液体对其向上的浮力F浮=F1-F2
(3)用漂浮或悬浮的条件求浮力即浮沉条件法:物体漂浮或悬浮在液体中时,均有F浮=G。G为物体自身的重力,F浮为液体对物体的浮力。
(4)用阿基米德原理求浮力即公式法:F浮=G排或F浮=ρ液 V排g(知道物体排开液体的质量或体积时常用)。
(5)在涉及物体受到三个力作用处于平衡状态时,要重点考虑平衡法(这个方法是解决压强浮力综合题要优先考虑)。
【重点关注】A.有一个重物压在物体上,物体静止在液体表面或者悬浮在液体中,这时物体的重力加上重物的压力等于物体在液体中受到的浮力,即F浮=G+N
B. 物体挂在弹簧秤下,并且部分或全部浸在液体中,物体平衡时,物体重力等于弹簧秤读数加上物体受到的浮力,即F浮+F=G
C. 物体在液体里,物体下端用绳拴住挂,并且部分或全部浸在液体中,物体平衡时,物体重力加上绳的拉力等于物体受到的浮力,即F浮=G+F
对于初中中考出现浮力综合计算问题,用以上方法的一种或者两种基本可以解决。无论计算题难度多大,都离不开这四种方法中的某几种方法的结合。
(6)利用p=ρgh计算液体对容器底的压强时,一般要考虑,液体中没有放入物体时,液体深度是多少?在液体中放入物体后,物体处于平衡状态情况下,液体的深度是多少?根据对应的深度就可以求解相应的压强。还能求压强的变化量。
【易错点】物体放入液体前和放入液体后,液面高度有三种情况需要判断:高度增大(全国各地考查浮力压强综合计算常见)、减小(难度更大)、不变(难度更大)。
(2024重庆A中考真题)如图甲所示,我国自主建造重为的导管架“海基二号”需要用驳船运输到指定位置,安装在超过300m深的海域搭建石油开采平台。而亚洲最大驳船的最大载重只有,该驳船可看作长200m、宽50m、高14m的规则长方体,其最大吃水深度为7m。“文冲修造厂”通过加宽驳船解决了超重难题,如图乙是驳船加宽后的示意图,加宽后驳船的最大吃水深度不变。()求:
(1)水深300m处的压强;
(2)加宽前,驳船空载时排开水的体积;
(3)若驳船体积每增加,自重增加,为了安全装载“海基二号”,驳船总宽度至少应增加多少;请你另外设计一种改装驳船的方法(只说方法,不计算)。
【模型2变式练1】(2025江苏扬州一模)如图所示,将一盛有水的薄壁圆柱形容器置于水平桌面上,容器的底面积为,容器的重力。用细线将一个小球固定在容器底部,当小球完全浸没在水中静止时,细线对小球的拉力为F。已知小球的重力,小球的体积为,此时容器内水深h=0.15m。水的密度,g取10N/kg。求:
(1)小球完全浸没在水中静止时,所受浮力的大小;
(2)细线对小球的拉力F的大小;
(3)水对容器底的压强p;
(4)剪断细线后,待物体静止后,容器对水平桌面的压力。
【模型2变式练2】(2025广西一模)人工涂抹油漆难精准且气味难闻,于是某团队设计了“智能浸泡上漆器”,如图所示,上漆器由柱形硬质浮杆、力传感器、工作台、挡板等组成。浮杆的质量为0.2kg,底面积为;力传感器固定且与浮杆接触但无压力;工作台固定在上漆器底部,其上表面积为0.5m2,高为0.1m。将待上漆的质量分布均匀的柱体A放在工作台中央,将挡板固定在1m高处,开始注漆,当浮杆对力传感器的压力为14N时停止注漆,完成对柱体A的上漆。已知柱体A的质量为500kg,底面积为,高为0.8m,油漆密度为。g取10N/kg。求:
(1)当漆面上升至0.1m时,油漆对上漆器底部的压强;
(2)当漆面上升至0.4m时,柱体A对工作台的压强;
(3)停止注漆时,柱体A被上漆的高度。
【模型2变式练3】(2025湖南一模)用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图所示。从此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块未与水底接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙。(g取10N/kg,水的密度是1.0×103kg/m3)求:
(1)物块的质量;
(2)物块完全浸没在水中受到的浮力;
(3)物块刚好完全浸没时,水对物块下表面的压强。
题组1. 压强与浮力综合选择或填空题试题精炼
1. (2024巴中一模)边长为10cm的正方体木块,漂浮在水面上,露出水面体积与浸在水中的体积比为2:3,如图甲所示;将木块从水中取出,放入另一种液体中,并在木块上表面放一重为2N的小铁块,静止时,木块上表面恰好与液面相平,如图乙所示.求:
(1)图甲中木块所受浮力大小;
(2)图乙中液体的密度;
(3)图乙中木块下表面所受压强的大小.
2. (2024黑龙江龙东中考真题)将两个完全相同的小球,分别放入装有不同液体的甲、乙两个完全相同的烧杯中,小球静止时两烧杯液面相平,如图所示,下列判断正确的是( )
A. 甲烧杯中液体的密度小
B. 乙烧杯底部受到液体压强小
C. 甲烧杯中小球受到的浮力大
D. 甲、乙两烧杯对桌面的压力相等
3. (2025陕西西安一模)水平桌面上甲、乙两个质量相等但底面积不同的圆柱形容器内装有质量相等的不同液体,两个完全相同的物体在甲、乙两容器中静止时如图所示。下列判断正确的是(  )
A. 甲容器中的物体所受浮力大 B. 甲容器中的液体的密度大
C. 乙容器对水平桌面的压强大 D. 乙容器底部所受液体的压力大
4. (2024黑龙江绥化中考真题)如图,一长方体物块漂浮在水面上时,物块露出水面的体积是总体积的,当它漂浮在另一液面上时,浸入液体的体积是总体积的。水和液体对物块下表面的压强分别为和,则__________(选填“>”“=”或“<”)。杯中液体的密度是__________。(物块质量分布均匀,且不吸水和另一液体)
5.(2024·广东深圳·中考真题)如图,亮亮同学将盛水的烧杯放在电子台秤上,台秤的示数如图甲所示;将一个物块投入水中,漂浮时台秤示数为375g(如图乙),物体上表面始终保持水平,用力将物块压入全部浸没在水中,此时台秤示数为425g(如图丙);将物块继续下压,从丙到丁物块下表面受到水的压力增加了0.8N,整个过程水始终未溢出,请问说法正确的是(  )
A.木块的质量为125g B.木块的密度为
C.从图丙到图丁,瓶底水的压强逐渐增大 D.从图丙到图丁,物体上表面受到水的压力增加了0.8N
题组2. 压强与浮力综合计算题试题精炼
6. (2025大连一模)一棱长为的正方体物块放在盛有40L水的薄壁圆柱形容器中,容器重为10N,底面积为。现用竖直向下大小为20N的力F作用在物体上,物体刚好浸没于水中静止,如图所示(,g取10N/kg)。求:
(1)物块下表面受到水的压强;
(2)物块受到的浮力;
(3)容器底部对水平地面的压强。
7. (2024广西中考真题)一个不吸水的实心圆柱体Q,底面积为0.01m2,高为0.3m,密度为0.5×103kg/m3。如图甲所示,现将 Q 放在容器中,缓慢往容器中注水(水的密度为1×103kg/m3,g取10N/kg), 求:
(1)圆柱体Q的质量;
(2)当注入水的深度为0.1m时(此时Q未漂浮),Q受到的浮力;
(3)广西夏季雨水充沛,每逢暴雨,河水水位快速上涨,为了监测河水水位,某项目小组设计了“智能水位报警器”,如图乙所示。其由A、B两部分组成,A模拟控制器,B模拟河道。其中A 内部高度为0.7m,顶部固定着压力传感器,当压力达到某一数值时,报警器会自动报警。在某次注水测试中,当注水到某一深度时,Q开始漂浮,随着注入水的深度增加,Q 最终会与传感器接触,当Q 露出水面长度为0.1m时,报警器恰好开始报警。请通过计算,分析从开始注水到报警器报警的过程,并在丙图中作出此过程Q底部受到水的压强p随注入水的深度h变化的关系图线。
8. (2025山西一模)“海葵一号”是中国自主设计并建造的亚洲首艘浮式生产储卸型装置,“海葵一号”漂浮在大海上工作,从空中俯瞰像一朵绽放的葵花。思考乐傲傲同学查阅资料得知:“海葵一号”的质量是3.7×107kg,满载时排开海水的质量是1.0×108kg(g 取10N/kg, 海水的密度为 1.0×103kg/m3) 根据已知信息求:
(1)“海葵一号”满载时受到的浮力;
(2)“海葵一号”一次最多能储存石油的质量;
(3)当一架3×104N的直升机停放在“海葵一号”的水平停机坪上时,直升机与停机坪接触的面积是0.06m2,请帮助傲傲同学求出直升机对停机坪的压强。
9. (2025四川成都一模)如图所示,某同学用阿基米德原理测量一种未知液体的密度,他把底面积为的圆柱体物块,用细绳悬挂在弹簧测力计上,读出示数后,将物块浸入该液体中,浸入液体中的深度h=10cm,容器底面积为,g取10N/kg。求:
(1)物块所受的浮力;
(2)液体的密度;
(3)物块浸入前后,液体对容器底的压强变化量。
10. (2024安徽省中考真题)某兴趣小组要测量一金属块的密度,设计了如下方案:将装有适量细沙的薄壁圆筒,缓慢竖直放入盛有适量水的、水平放置的长方体透明薄壁容器中,待圆筒静止后,在圆筒上对应水面的位置标记一点A,并在长方体容器上标出此时的水位线MN(如图甲所示);然后将待测金属块用细线悬挂在圆筒下方,缓慢竖直放入水中,圆筒静止后(金属块不接触容器底部),在长方体容器上标出此时的水位线PQ(如图乙所示);再向长方体容器中缓慢注水至圆筒上的A点与MN在同一水平面上(如图丙所示)。测出PQ与此时水面的距离为,与MN的距离为。若圆筒的底面积为S,长方体容器的底面积为4S,A点到圆筒底部的竖直距离为h,不计细线的质量和体积,已知和g。
(1)求图甲中圆筒和细沙总重力G的大小(用题中给定的物理量符号表示);
(2)求金属块的体积V(用题中给定的物理量符号表示):
(3)若求金属块的密度。
11. (2024广州押题)现有一个不吸水材料的长方体A,底面积为,体积为,质量为0.9kg。将它放入底面积为,装有适量水的薄壁圆柱形容器中,容器足够高,A漂浮于水面(如图甲所示)。(,)
(1)求A的重力;
(2)求A的底部受到的液体压强;
(3)如图乙所示,将重10N,体积为的长方体B(不吸水)置于A上,待两物体静止时,请判断B浸入水中的情况:_________(选填“不会浸入”或“部分浸入”或“全部浸入”并说明理由________,求放入B后容器内水面上升的高度。
12. (2024山东滨州中考真题)“水能载舟,亦能覆舟”出自《荀子·哀公》,它告诉我们人民才是社会的主人!习近平总书记在纪念红军长征胜利80周年大会上的讲话中告诫全党必须牢记这个道理。习近平总书记说:“老百姓是天,老百姓是地。忘记了人民,脱离了人民,我们就会成为无源之水、无本之木,就会一事无成。”从物理学角度来说,浸在水中的物体,当排开水的体积不同时,浮力和压强会发生怎样的变化呢?为了探究这个问题,某小组设计如下实验进行探究。
如图甲所示,质地均匀的长方体物体,质量为1kg,底面积为1×10-2m2,竖直放入水平桌面上的薄壁圆柱形容器(筒壁厚度不计)内(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg),求:
(1)物体对容器底部的压强。
(2)向容器内注入2cm深的水,物体不会倾斜,也没有浮起,如图乙所示,求水对容器底部的压强。
(3)现不断往容器内注水,当注水深度为物体高度的一半时,物体对容器底部的压力刚好为0,如图丙所示,求物体的密度。
(4)在容器内继续注入适量的水,物体静止时如图丁所示,将露出水面的部分切去,待剩余部分再次静止后,请推理说明水对容器底部压强的变化量Δp水与容器对桌面压强的变化量Δp桌的大小有何关系。
13. (2025深圳一模)如图甲所示,一轻质弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体物块上。已知物块的边长为10cm,弹簧没有发生形变时的长度为15cm,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度ΔL与拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物块上表面与水面相平,此时水深30cm。
(1)该物块受到水的浮力;
(2)该物块的密度;
(3)打开出水口,缓慢放水,当弹簧恢复原状时,关闭出水口。求放水前后水对容器底部压强的变化量。
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模型01 压强与浮力综合选择或填空题解题思路(压轴) 选择或填空题(2-3分) 一般情况下,各省中考物理命题,压强与浮力的计算部分是中考重点难点,属于压轴题,这类问题是全国各地中考生丢分最多的,会出现1道题。常以选择题或者综合计算题出现,分值10分以内。预测2025年各地要强化压强与浮力综合计算问题的研究和训练的力度。
模型02 压强与浮力综合计算题解题思路(压轴) 综合计算题(6—9分)
模|型|构|建
『模型解读,给思维方法及解题规律』
解压强和浮力综合选择题基础
(1)结合浮力计算的四种方法可以求解相应浮力问题;
(2)利用液体压强公式p=ρgh计算液体在某深度的压强。
说明:一般来讲,在选择题或者填空题里考查压强与浮力综合计算问题时,难度不会太大。
选择题涉及字母计算,有的比较浮力的变化,压强的变化;填空题一般计算,涉及的物理量浮力、压强、压强的变化量。
关键:搞清楚液体没有物体前液面高度,然后看物体浸在液体后液面高度。
【例题1】(2024云南中考真题)一质量为900g、底面积为100cm2、高为12cm的不吸水圆柱体放在盛有4.2kg水的薄壁(厚度不计)柱形容器内,容器底面积为300cm2,如图所示。打开阀门K,放出3kg的水后关闭阀门(=1.0×103kg/m3)。下列说法正确的是(  )
A. 圆柱体的密度为0.75×103kg/m3
B. 放水前水面距容器底部的高度为l4cm
C. 放水后水对容器底部的压力为21N
D. 放水后水对容器底部的压强为600Pa
【答案】AD
【解析】A.圆柱体的密度
故A正确;
B.放水前水的体积
圆柱体漂浮时受到的浮力
根据得圆柱体排开水的体积
圆柱体浸没水中的体积和水的总体积
放水前水面距容器底部的高度为
故B错误;
D.圆柱浸没水中的高度
放水后水的质量
m后=4.2kg-3kg=1.2kg
放水后水的体积
假设圆柱体已经沉底,则放水后水的高度为
所以放出3kg水后圆柱体已经沉底,放水后水对容器底部的压强
故D正确;
C.放水后水对容器底部的压力
故C错误。故选AD。
【模型1变式练1】(2025陕西西安一模)如图所示,一个底面积为800cm2的薄壁圆柱形容器中装有某种液体,将一边长为10cm的正方体木块轻放入该容器中,木块静止时露出液面的高度为2cm,液体对容器底部的压强变化了80Pa。则该木块底部受到的液体压强为________Pa,木块受到的浮力为_______N。
【答案】 640 6.4
【解析】木块静止时露出液面的高度为2cm,则木开排开液体的体积
则液面升高的高度为
则该液体的密度
则该木块底部受到的液体压强为
木块受到的浮力为
【模型1变式练2】(2025武汉一模)铁架台的水平底座上有一只溢水杯,贴近溢水杯有一底面积为20cm2的圆柱形小桶(不计侧壁厚度)。弹簧测力计的上端挂在铁架台的支架上,下端悬挂一重力为1.2N、密度为4×103kg/m3的金属块。初始时,金属块有的体积浸在水中,弹簧测力计的示数为F1,杯中水面恰好与溢水口相平,小桶中没有水,如图所示。接着竖直向上提溢水杯,当溢水杯刚好离开水平底座时(底座对溢水杯的支持力刚好为零),提绳竖直向上的拉力为T1;提着溢水杯竖直向上缓慢移动,当金属块刚好浸没在水中时,水对小桶底部的压强为p,弹簧测力计的示数为F2,提绳竖直向上的拉力为T2。已知小桶能全部接住从溢水杯中溢出的水,则下列说法正确的是(  )
A. 金属块体积为300cm3 B. F1-F2=0.18N
C. p=150 Pa D. T2=T1
【答案】D
【解析】A.金属块的重力为1.2N,其质量为
根据密度公式,金属块体积为
故A错误;
B.根据阿基米德原理,金属块有的体积浸在水中,此时的浮力为
根据称重法,此时拉力F1为
F1=G物-F浮1
金属块刚好浸没在水中时,此时的浮力为
根据称重法,此时拉力F2为
F2=G物-F浮2
因此
F1-F2=(G物-F浮1)-(G物-F浮2)= F浮2-F浮1=0.3N-0.06N=0.24N
故B错误;
C.金属块从有的体积浸在水中到刚好浸没在水中,增加的排开水体积为
底面积为20cm2的圆柱形小桶水深为
水对小桶底部的压强为
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.012m=120Pa
故C错误。
D.提绳的拉力等于桶的重力、水的重力及金属块对水的压力(金属块受到的浮力)之和,金属块浸没前后浮力的增加量等于水重力的减少量,因此前后提绳的拉力不变,因此T2=T1,故D正确。故选D。
【模型1变式练3】水平桌面上有一底面积为的柱形平底薄壁容器,容器底部直立一底面积为的实心圆柱体(与容器底不密合),圆柱体对容器底的压强为,如图所示。向容器中注入质量为的液体后,圆柱体仍直立于容器底且未完全浸没,则(  )
A. 圆柱体所受浮力为 B. 圆柱体所受浮力为
C. 容器底所受液体压强可能为 D. 容器底所受液体压强可能为
【答案】BD
【解析】AB.由密度公式可得,容器内液体的体积
圆柱体直立在液体中且与容器底接触,放入圆柱体后容器内液体的深度
圆柱体受到的浮力
故A不符合题意,B符合题意;
CD.若圆柱体对容器底部有压力,则容器底受到液体的压强
若圆柱体对容器底部的压力刚好为零时,即圆柱体漂浮,圆柱体所受的浮力等于重力,此时容器底所受液体压强为
故C不符合题意,D符合题意。
故选BD。
『模型解读,给思维方法及解题规律』
1. 计算压强与浮力相关问题的基本思路
(1)仔细审题,注意抓住隐含条件的关键词,如浸入、浸没、装满、未装满、溢出、未溢出、漂浮、悬浮、上浮、下沉等。
(2)确定研究物体,并对物体进行受力分析(重力、浮力、拉力或压力等)。
(3)在受力分析的基础上,列出关系式,比如物体在液体中漂浮或悬浮时F浮=G物;用线吊在液体中时:
F浮=G-G示;被强制压(按)入液体中时,F浮=G+F(F为压力或拉力),若有几个物体连接在一起,可以将它们视为一个整体进行研究。
(4)把阿基米德原理公式或密度、重力的计算公式代入关系式,代入已知量解出未知量,这种思维方式不仅对较难题适用,对解较容易的浮力题也适用。
(5)利用液体压强公式计算时,通过浮力知识和数学公式能计算出物体底部处对应液体的深度,这个量求出后,液体压强就容易解决了。
2.熟练掌握求解浮力的几种基本方法
(1)用弹簧测力计测浮力即称量法:把物体挂在弹簧测力计上,记下其在空气中弹簧测力计的示数F1=G(G是物体受到重力),再把物体浸入液体,记下弹簧测力计的示数F2,则物体在液体中受到的浮力F浮=F1-F2
(2)用浮力产生的原因求浮力即压力差法:浸没在液体中的物体受到液体向上的压力为F1,向下的压力为F2,则物体受到液体对其向上的浮力F浮=F1-F2
(3)用漂浮或悬浮的条件求浮力即浮沉条件法:物体漂浮或悬浮在液体中时,均有F浮=G。G为物体自身的重力,F浮为液体对物体的浮力。
(4)用阿基米德原理求浮力即公式法:F浮=G排或F浮=ρ液 V排g(知道物体排开液体的质量或体积时常用)。
(5)在涉及物体受到三个力作用处于平衡状态时,要重点考虑平衡法(这个方法是解决压强浮力综合题要优先考虑)。
【重点关注】A.有一个重物压在物体上,物体静止在液体表面或者悬浮在液体中,这时物体的重力加上重物的压力等于物体在液体中受到的浮力,即F浮=G+N
B. 物体挂在弹簧秤下,并且部分或全部浸在液体中,物体平衡时,物体重力等于弹簧秤读数加上物体受到的浮力,即F浮+F=G
C. 物体在液体里,物体下端用绳拴住挂,并且部分或全部浸在液体中,物体平衡时,物体重力加上绳的拉力等于物体受到的浮力,即F浮=G+F
对于初中中考出现浮力综合计算问题,用以上方法的一种或者两种基本可以解决。无论计算题难度多大,都离不开这四种方法中的某几种方法的结合。
(6)利用p=ρgh计算液体对容器底的压强时,一般要考虑,液体中没有放入物体时,液体深度是多少?在液体中放入物体后,物体处于平衡状态情况下,液体的深度是多少?根据对应的深度就可以求解相应的压强。还能求压强的变化量。
【易错点】物体放入液体前和放入液体后,液面高度有三种情况需要判断:高度增大(全国各地考查浮力压强综合计算常见)、减小(难度更大)、不变(难度更大)。
(2024重庆A中考真题)如图甲所示,我国自主建造重为的导管架“海基二号”需要用驳船运输到指定位置,安装在超过300m深的海域搭建石油开采平台。而亚洲最大驳船的最大载重只有,该驳船可看作长200m、宽50m、高14m的规则长方体,其最大吃水深度为7m。“文冲修造厂”通过加宽驳船解决了超重难题,如图乙是驳船加宽后的示意图,加宽后驳船的最大吃水深度不变。()求:
(1)水深300m处的压强;
(2)加宽前,驳船空载时排开水的体积;
(3)若驳船体积每增加,自重增加,为了安全装载“海基二号”,驳船总宽度至少应增加多少;请你另外设计一种改装驳船的方法(只说方法,不计算)。
【答案】(1)3×106Pa;(2)4×104m3;(3)10m,将驳船的长度增加
【解析】(1)水深300m处的压强
(2)加宽前,最大V排为
最大排水量为
满载时所受浮力为
因为漂浮,所以
则船的重力为
空载时,船漂浮,则
根据阿基米德原理,驳船空载时排开水的体积
(3)若把导管架“海基二号”放入驳船中,需增加的排开水的体积增加为
由题知,若驳船体积每增加,自重增加,则设宽度的增加量为ΔL,则排水量增加了
200m×7m×ΔL
自重就增加了
200m×14m×ΔL×2.5×103N/m3
于是有
宽度增加量为
由上述方法可知,还可以采用将驳船加长的方法。
答:(1)水深300m处的压强3×106Pa;
(2)加宽前,驳船空载时排开水的体积4×104m3;
(3)驳船总宽度至少应增加10m;改进:将驳船加长。
【模型2变式练1】(2025江苏扬州一模)如图所示,将一盛有水的薄壁圆柱形容器置于水平桌面上,容器的底面积为,容器的重力。用细线将一个小球固定在容器底部,当小球完全浸没在水中静止时,细线对小球的拉力为F。已知小球的重力,小球的体积为,此时容器内水深h=0.15m。水的密度,g取10N/kg。求:
(1)小球完全浸没在水中静止时,所受浮力的大小;
(2)细线对小球的拉力F的大小;
(3)水对容器底的压强p;
(4)剪断细线后,待物体静止后,容器对水平桌面的压力。
【答案】(1)10N;(2)2N;(3)1500Pa;(4)30N
【解析】解:(1)小球完全浸没水中时,排开水的体积等于自身的体积,所以所受的浮力
(2)小球静止时,受到竖直向下的重力和细线的拉力及竖直向上的浮力的作用,处于平衡,三个力是平衡力,所以细线对小球拉力
F=F浮-G=10N-8N=2N
(3)水对容器底的压强
(4)小球浸没水中时,水及小球的总体积
水的体积
水的质量
水的重力
G水=m水g=2kg×10N/kg=20N
剪断细线后,待物体静止后,容器对水平桌面的压力
F压=G容+G水+G =2N+20N+8N=30N
答:(1)小球完全浸没在水中静止时,所受的浮力大小为10N;
(2)细线对小球的拉力F的大小为2N;
(3)水对容器底的压强p为1500Pa;
(4)剪断细线后,待物体静止后,容器对水平桌面的压力为F压为30N。
【模型2变式练2】(2025广西一模)人工涂抹油漆难精准且气味难闻,于是某团队设计了“智能浸泡上漆器”,如图所示,上漆器由柱形硬质浮杆、力传感器、工作台、挡板等组成。浮杆的质量为0.2kg,底面积为;力传感器固定且与浮杆接触但无压力;工作台固定在上漆器底部,其上表面积为0.5m2,高为0.1m。将待上漆的质量分布均匀的柱体A放在工作台中央,将挡板固定在1m高处,开始注漆,当浮杆对力传感器的压力为14N时停止注漆,完成对柱体A的上漆。已知柱体A的质量为500kg,底面积为,高为0.8m,油漆密度为。g取10N/kg。求:
(1)当漆面上升至0.1m时,油漆对上漆器底部的压强;
(2)当漆面上升至0.4m时,柱体A对工作台的压强;
(3)停止注漆时,柱体A被上漆的高度。
【答案】(1);(2)4000Pa;(3)0.6m
【解析】(1)当漆面上升至0.1m时,油漆对上漆器底部的压强为
(2)当漆面上升至0.4m时,柱体A排开液体的体积为
柱体A受到的浮力为
对工作台的压力为
F压=G-F浮1=mg- F浮=500kg×10N/kg-3000N=2000N
柱体A对工作台的压强
(3)当浮杆对力传感器的压力为14N时,由力的相互性,力传感器对浮杆的压力T大小为14N,方向竖直向下,浮杆还受到重力及液体产生的浮力的作用,根据力的平衡有
F浮2=G浮杆+T=m浮杆g +T=0.2kg×10N/kg+14N=16N
根据阿基米德原理,浮杆排开液体的体积为
浮杆在液体中的深度为
当柱体A浸入深度为0.6m时,柱体A排开油漆的体积
此时柱体A受到的浮力
此时柱体A受到的浮力恰好等于柱体A的重力,故静止时柱体A应漂浮,继续注漆时,柱体A仍漂浮,故停止注漆时,柱体A被上漆的高度为
Δh=hA-(h-h2)=0.8m-(1m-0.8m)=0.6m
【模型2变式练3】(2025湖南一模)用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图所示。从此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块未与水底接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙。(g取10N/kg,水的密度是1.0×103kg/m3)求:
(1)物块的质量;
(2)物块完全浸没在水中受到的浮力;
(3)物块刚好完全浸没时,水对物块下表面的压强。
【答案】(1)0.8kg;(2)4N;(3)400Pa
【解析】(1)由图可知,物体浸入水中之前测力计示数为8N,弹簧测力计拉力与重力是一对平衡力,故物体的重力为G=8N,物体的质量为
(2)物体全部浸入水中时,测力计的示数为F=4N,则在水中受到的浮力为
(3)由图可知,物体刚浸没水中时下表面所处深度
则下表面所受压强为
答:(1)物块的质量为;
(2)物块完全浸没在水中受到的浮力为;
(3)物块刚好完全浸没时,水对物块下表面的压强为。
题组1. 压强与浮力综合选择或填空题试题精炼
1. (2024巴中一模)边长为10cm的正方体木块,漂浮在水面上,露出水面体积与浸在水中的体积比为2:3,如图甲所示;将木块从水中取出,放入另一种液体中,并在木块上表面放一重为2N的小铁块,静止时,木块上表面恰好与液面相平,如图乙所示.求:
(1)图甲中木块所受浮力大小;
(2)图乙中液体的密度;
(3)图乙中木块下表面所受压强的大小.
【答案】(1)6N;(2)0.8×103kg/m3;(3)800Pa
【解析】(1)由题可知,木块的体积:

露出水面体积与浸在水中的体积比为2:3,则
由阿基米德原理可得:

(2)木块的重力:

木块表面上放一重2N的铁块,当它静止时,,即

液体的密度:

(3)图乙中木块下表面受到液体的压强:

答:(1)图甲中木块受的浮力为6N;
(2)图乙中液体的密度为0.8×103kg/m3;
(3)图乙中木块下表面受到液体的压强为800Pa.
2. (2024黑龙江龙东中考真题)将两个完全相同的小球,分别放入装有不同液体的甲、乙两个完全相同的烧杯中,小球静止时两烧杯液面相平,如图所示,下列判断正确的是( )
A. 甲烧杯中液体的密度小
B. 乙烧杯底部受到液体压强小
C. 甲烧杯中小球受到的浮力大
D. 甲、乙两烧杯对桌面的压力相等
【答案】B
【解析】AB.由图可知,小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态,根据浮沉条件可知,,,所以,小球静止时两烧杯液面相平,根据可知,乙烧杯底部受到液体的压强小,故A错误,B正确;
C.小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态,浮力都等于重力,所以浮力相等,故C错误;
D.甲液体密度大于乙液体密度,从图中可知,甲液体的体积大于乙液体的体积,根据可知,甲液体的质量大于乙液体的质量,烧杯质量相同,小球质量相同,根据
可知,甲烧杯对桌面的压力较大,故D错误。故选B。
3. (2025陕西西安一模)水平桌面上甲、乙两个质量相等但底面积不同的圆柱形容器内装有质量相等的不同液体,两个完全相同的物体在甲、乙两容器中静止时如图所示。下列判断正确的是(  )
A. 甲容器中的物体所受浮力大 B. 甲容器中的液体的密度大
C. 乙容器对水平桌面的压强大 D. 乙容器底部所受液体的压力大
【答案】C
【解析】A.因为物体在甲、乙两液体中漂浮或悬浮,浮力都等于物体的重力,因为是完全相同的物体,所以甲、乙两液体中受到的浮力相等,故A错误;
B.根据物体的浮沉条件,物体在甲液体中悬浮,;物体在乙液体中漂浮,,则乙液体的密度大,故B错误;
C.因为容器对桌面的压力大小等于,因为容器的重力,液体的重力,物体的重力都相等,所以甲乙两容器对桌面的压力相等,根据可知,受力面积小的,压强大,所以乙容器对水平桌面的压强大,故C正确;
D.因为甲、乙两容器为规则形状,液体对容器底部的压力等于液体的重力与物块的重力之和,两容器液体的重力相等,物块的重力相等,则液体对容器底部的压力相等,根据可知,乙液体对容器底部的压强大,故D错误。故选C。
4. (2024黑龙江绥化中考真题)如图,一长方体物块漂浮在水面上时,物块露出水面的体积是总体积的,当它漂浮在另一液面上时,浸入液体的体积是总体积的。水和液体对物块下表面的压强分别为和,则__________(选填“>”“=”或“<”)。杯中液体的密度是__________。(物块质量分布均匀,且不吸水和另一液体)
【答案】 =
【解析】物块漂浮在水和液体中,则物块在水和液体中受到的浮力等于自身的重力,而浮力是物体上下表面受到液体对它的压力差,漂浮时,上表面的压力为0,则物块下表面受到的压力相等,据知,水和液体对物块下表面的压强相等,即p1=p2。
物块漂浮在水面时,排开水的体积
受到的浮力
物块漂浮在液体中时,排开液体的体积
物块受到的浮力
则有
解得杯中液体的密度
5.(2024·广东深圳·中考真题)如图,亮亮同学将盛水的烧杯放在电子台秤上,台秤的示数如图甲所示;将一个物块投入水中,漂浮时台秤示数为375g(如图乙),物体上表面始终保持水平,用力将物块压入全部浸没在水中,此时台秤示数为425g(如图丙);将物块继续下压,从丙到丁物块下表面受到水的压力增加了0.8N,整个过程水始终未溢出,请问说法正确的是(  )
A.木块的质量为125g B.木块的密度为
C.从图丙到图丁,瓶底水的压强逐渐增大 D.从图丙到图丁,物体上表面受到水的压力增加了0.8N
【答案】D
【详解】A.将盛水的烧杯放在电子台秤上,示数为300g,则烧杯和水的质量为300g,将物块投入水中,漂浮时台秤示数为375g,则烧杯、水和物体的质量为375g,所以物体的质量m=375g-300g=75g
故A错误;
B.用力将物块压入全部浸没在水中,此时台秤示数为425g,则排开水的重力m排=425g-300g=125g
则物体的体积
则物体的密度
故B错误;
C.从图丙到图丁,物体始终浸没在水中,水面不再升高,由p=ρgh可知,瓶底水的压强不变,故C错误;
D.从图丙到图丁,物块下表面受到水的压力增加了0.8N,由于物体上表面和物块下表面变化的深度相同,所以物体上表面受到水的压力也增加了0.8N,故D正确。
故选D。
题组2. 压强与浮力综合计算题试题精炼
6. (2025大连一模)一棱长为的正方体物块放在盛有40L水的薄壁圆柱形容器中,容器重为10N,底面积为。现用竖直向下大小为20N的力F作用在物体上,物体刚好浸没于水中静止,如图所示(,g取10N/kg)。求:
(1)物块下表面受到水的压强;
(2)物块受到的浮力;
(3)容器底部对水平地面的压强。
【答案】(1)2000Pa;(2)80N;(3)4.9×103Pa
【解析】(1)根据题意可知,水对物块下表面的压强为
(2)物块排开水的体积
物块受到的浮力为
(3)水的体积
水的质量
水的重力为
物块处于平衡状态,竖直方向上三力平衡,即有
所以
容器底部对水平地面的压力为
容器底部对水平地面的压强
答:(1)物块下表面受到水的压强为2000Pa;
(2)物块受到的浮力为80N;
(3)容器底部对水平地面的压强为4.9×103Pa。
7. (2024广西中考真题)一个不吸水的实心圆柱体Q,底面积为0.01m2,高为0.3m,密度为0.5×103kg/m3。如图甲所示,现将 Q 放在容器中,缓慢往容器中注水(水的密度为1×103kg/m3,g取10N/kg), 求:
(1)圆柱体Q的质量;
(2)当注入水的深度为0.1m时(此时Q未漂浮),Q受到的浮力;
(3)广西夏季雨水充沛,每逢暴雨,河水水位快速上涨,为了监测河水水位,某项目小组设计了“智能水位报警器”,如图乙所示。其由A、B两部分组成,A模拟控制器,B模拟河道。其中A 内部高度为0.7m,顶部固定着压力传感器,当压力达到某一数值时,报警器会自动报警。在某次注水测试中,当注水到某一深度时,Q开始漂浮,随着注入水的深度增加,Q 最终会与传感器接触,当Q 露出水面长度为0.1m时,报警器恰好开始报警。请通过计算,分析从开始注水到报警器报警的过程,并在丙图中作出此过程Q底部受到水的压强p随注入水的深度h变化的关系图线。
【答案】(1)1.5kg;(2)10N;(3)
【解析】(1)圆柱体Q的体积
V=Sh=0.01m2×0.3m=0.003m3
由可得,圆柱体Q的质量
m=ρV=0.5×103kg/m3×0.003m3=1.5kg
(2)当注入水的深度为0.1m时,Q排开水的体积
V排=Sh水=0.01m2×0.1m=0.001m3
此时圆柱体Q受到的浮力
F浮= ρ水Vg=1×103kg/m3×0.001m3×10N/kg=10N
当注入水的深度为0.1m时,圆柱体Q受到的浮力大小是10N。
(3)圆柱体Q受到的重力大小
G=mg=1.5kg×10N/kg=15N
圆柱体Q刚好漂浮在水中时,排开水的体积
此时注水的深度
此时圆柱体Q底部受到的压强大小是
p1=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa
圆柱体Q刚接触压力传感器时,注水的深度
h2=hA-(hQ-h1)=0.7m-(0.3m-0.15m)=0.55m
此时圆柱体Q底部受到的压强大小是
p2=p1=1500Pa
当圆柱体Q漏出水面长度为0.1m时,注水的深度
h3=hA-0.1m=0.7m-0.1m=0.6m
此时圆柱体Q浸在水中的深度
h4=hQ-0.1m=0.3m-0.1m=0.2m
此时圆柱体Q底部受到的压强大小是
p3=ρ水gh4=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
此过程Q底部受到水的压强p随注入水的深度h变化的关系图线如图所示:
答:(1)圆柱体Q的质量是1.5kg;
(2)当注入水的深度为0.1m时,Q受到的浮力是10N;
(3)此过程Q底部受到水的压强p随注入水的深度h变化的关系图线如图所示。
8. (2025山西一模)“海葵一号”是中国自主设计并建造的亚洲首艘浮式生产储卸型装置,“海葵一号”漂浮在大海上工作,从空中俯瞰像一朵绽放的葵花。思考乐傲傲同学查阅资料得知:“海葵一号”的质量是3.7×107kg,满载时排开海水的质量是1.0×108kg(g 取10N/kg, 海水的密度为 1.0×103kg/m3) 根据已知信息求:
(1)“海葵一号”满载时受到的浮力;
(2)“海葵一号”一次最多能储存石油的质量;
(3)当一架3×104N的直升机停放在“海葵一号”的水平停机坪上时,直升机与停机坪接触的面积是0.06m2,请帮助傲傲同学求出直升机对停机坪的压强。
【答案】(1)1.0×109N;(2)6.3×107kg;(3)
【解析】(1)“海葵一号”满载时受到的重力
“海葵一号”漂浮在海面上,根据二力平衡,“海葵一号”满载时受到的浮力
(2)“海葵一号”一次最多能储存石油的质量
(3)直升机在水平停机坪上,对停机坪的压力
直升机对停机坪的压强
答:(1)“海葵一号”满载时受到的浮力为1.0×109N;
(2)“海葵一号”一次最多能储存石油的质量为6.3×107kg;
(3)直升机对停机坪的压强为5×105Pa。
9. (2025四川成都一模)如图所示,某同学用阿基米德原理测量一种未知液体的密度,他把底面积为的圆柱体物块,用细绳悬挂在弹簧测力计上,读出示数后,将物块浸入该液体中,浸入液体中的深度h=10cm,容器底面积为,g取10N/kg。求:
(1)物块所受的浮力;
(2)液体的密度;
(3)物块浸入前后,液体对容器底的压强变化量。
【答案】(1)0.8N;(2)0.8×103kg/m3(3)200Pa
【解析】(1)由第一个图可知,物块的重力G=3N,由第二个图可知,物块浸入液体中时的拉力F拉=2.2N,则物块所受的浮力
F浮=G-F拉=3N-2.2N=0.8N
(2)物块浸入液体中的体积,即排开液体的体积
V排=Sh=10cm2×10cm=100 cm3=1×10-4m3
根据F浮=ρ液gV排得,液体的密度
(3)容器的底面积
S=40cm2=4×10-3m2
物块浸入后,液面升高的高度
液体对容器底的压强变化量
答:(1)物块所受的浮力是0.8N;
(2)液体的密度是0.8×103kg/m3;
(3)物块浸入前后,液体对容器底的压强变化量是200Pa。
10. (2024安徽省中考真题)某兴趣小组要测量一金属块的密度,设计了如下方案:将装有适量细沙的薄壁圆筒,缓慢竖直放入盛有适量水的、水平放置的长方体透明薄壁容器中,待圆筒静止后,在圆筒上对应水面的位置标记一点A,并在长方体容器上标出此时的水位线MN(如图甲所示);然后将待测金属块用细线悬挂在圆筒下方,缓慢竖直放入水中,圆筒静止后(金属块不接触容器底部),在长方体容器上标出此时的水位线PQ(如图乙所示);再向长方体容器中缓慢注水至圆筒上的A点与MN在同一水平面上(如图丙所示)。测出PQ与此时水面的距离为,与MN的距离为。若圆筒的底面积为S,长方体容器的底面积为4S,A点到圆筒底部的竖直距离为h,不计细线的质量和体积,已知和g。
(1)求图甲中圆筒和细沙总重力G的大小(用题中给定的物理量符号表示);
(2)求金属块的体积V(用题中给定的物理量符号表示):
(3)若求金属块的密度。
【答案】(1)ρ水gSh;(2)3Sh2-Sh1;(3)6×103kg/m3
【解析】(1)图甲中,圆桶所受浮力等于圆桶和沙子的重力
G=F浮=ρ水gV排=ρ水gSh
(2)图乙和图丙相比,浮力相等,V排相等,A点在水面下的深度相等,所以乙图中,A点到水面PQ的距离应该等于(h1+h2),A点到MN的距离应该等于h1,图乙和图甲相比
ΔV排=ΔV桶浸+V金属
金属块的体积
V金属=ΔV排-V桶浸=4Sh2-S(h1+h2)=3Sh2-Sh1
(3)由图甲图乙可知,金属块的重力
G金属=ΔF浮=ρ水g4Sh2
金属块的质量
金属块的密度
答:(1)图甲中圆筒和细沙总重力G的大小为ρ水gSh;
(2)金属块的体积V为3Sh2-Sh1;
(3)金属块的密度6×103kg/m3。
11. (2024广州押题)现有一个不吸水材料的长方体A,底面积为,体积为,质量为0.9kg。将它放入底面积为,装有适量水的薄壁圆柱形容器中,容器足够高,A漂浮于水面(如图甲所示)。(,)
(1)求A的重力;
(2)求A的底部受到的液体压强;
(3)如图乙所示,将重10N,体积为的长方体B(不吸水)置于A上,待两物体静止时,请判断B浸入水中的情况:_________(选填“不会浸入”或“部分浸入”或“全部浸入”并说明理由________,求放入B后容器内水面上升的高度。
【答案】 (1) 9N (2)600Pa (3)部分浸入 见解析 0.025m
【解析】(1)A的重力
(2)A漂浮于水面,则A受到浮力
物体A排开水的体积
物体A浸入水中的深度
A的底部受到的液体压强
(3)物体A和B的总重力
物体A和B的总体积
若AB浸没在水中,则所受浮力
则AB静止时漂浮在水面上,排开水的总体积
比较可得,,则物体B部分浸入水中。放入B后增加的浮力
增加排开水的体积
放入B后容器内水面上升的高度
12. (2024山东滨州中考真题)“水能载舟,亦能覆舟”出自《荀子·哀公》,它告诉我们人民才是社会的主人!习近平总书记在纪念红军长征胜利80周年大会上的讲话中告诫全党必须牢记这个道理。习近平总书记说:“老百姓是天,老百姓是地。忘记了人民,脱离了人民,我们就会成为无源之水、无本之木,就会一事无成。”从物理学角度来说,浸在水中的物体,当排开水的体积不同时,浮力和压强会发生怎样的变化呢?为了探究这个问题,某小组设计如下实验进行探究。
如图甲所示,质地均匀的长方体物体,质量为1kg,底面积为1×10-2m2,竖直放入水平桌面上的薄壁圆柱形容器(筒壁厚度不计)内(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg),求:
(1)物体对容器底部的压强。
(2)向容器内注入2cm深的水,物体不会倾斜,也没有浮起,如图乙所示,求水对容器底部的压强。
(3)现不断往容器内注水,当注水深度为物体高度的一半时,物体对容器底部的压力刚好为0,如图丙所示,求物体的密度。
(4)在容器内继续注入适量的水,物体静止时如图丁所示,将露出水面的部分切去,待剩余部分再次静止后,请推理说明水对容器底部压强的变化量Δp水与容器对桌面压强的变化量Δp桌的大小有何关系。
【答案】(1)1000Pa;(2)200Pa;(3)0.5×103kg/m3;(4)Δp水=Δp桌
【解析】(1)无水时,物体对容器底的压力等于其重力,即
F=G=mg=1kg×10N/kg=10N
压强
(2)水深度为2cm即 0.02m,根据p=ρgh得水对容器底部的压强
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa
(3)当水深为物体高度一半时,压力为0,则此时浮力等于重力。根据阿基米德原理,所受浮力为
而物体重力为
G物=m物g=ρ物V物g
根据二力平衡,浮力等于重力,得到

(4)将物体露出水面部分切去,切去其中一半,即切去质量为m=0.5kg。假设容器底面积为S,则容器对桌面压强的变化量
当物体切去一半后,剩下的一半仍漂浮,故排开液体质量与剩余物体质量相等,均为0.5kg,即排开液体质量也为m=0.5kg;排开液体变化量Δm=0.5kg;则有
水面高度变化量
则水对容器底部压强的变化量
因此Δp水=Δp桌。
答:(1)物体对容器底部的压强为1000Pa;
(2)水对容器底部的压强为200Pa;
(3)物体的密度为0.5×103kg/m3;
(4)水对容器底部压强的变化量Δp水等于容器对桌面压强的变化量Δp桌。
13. (2025深圳一模)如图甲所示,一轻质弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体物块上。已知物块的边长为10cm,弹簧没有发生形变时的长度为15cm,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度ΔL与拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物块上表面与水面相平,此时水深30cm。
(1)该物块受到水的浮力;
(2)该物块的密度;
(3)打开出水口,缓慢放水,当弹簧恢复原状时,关闭出水口。求放水前后水对容器底部压强的变化量。
【答案】(1)10N;(2)0.5×103kg/m3;(3)1.0×103Pa
【解析】(1)物块刚好完全浸没在水中时
V排=V物=(0.1m)3=10-3m3
物块所受浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10/kg×10-3m3=10N
(2)由图甲可知,当物块上表面与水面相平时,物块上表面距容器底的距离:h=30cm,弹簧伸长的长度
ΔL=30cm-10cm-15cm=5cm
由图乙可知,此时弹簧对物块的拉力F拉=5N,物块的重力
G物=F浮-F拉=10N-5N=5N
物块的密度
ρ物====0.5×103kg/m3
(3)当弹簧恢复原状时,L弹簧=15cm,此时物块受到的浮力
F浮′=G物=5N
则物块排开水的体积
V排′===5×10-4m3
物块浸入水中的深度
h浸===0.05m
此时水的深度
h′=L弹簧+h浸=0.15m+0.05m=0.2m
放水前后水对容器底部压强的变化量
Δp=p-p′=ρ水g(h-h′)=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.3m-0.2m)=1.0×103Pa
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