近年来中考浮力问题多以阿基米德原理和物体的浮沉情况为基础,通常结合压力、压强、质量、密度、杠杆、滑轮等知识。
一、浮体
解决浮体综合问题的思路和方法;
(1)首先明确物体在液体中的状态:漂浮。
(2)分析物体受力情况:只受重力G和浮力F影响,处于静止状态。
(3)列出二力平衡方程:F浮= G物体。
(4)展开求解:利用浮力公式:F浮子= ρ液体gV排和重力公式:G物体=m物体G(或G物体= ρ物体V物体G)求未知量。
1.浮体
例1一个木块浮在水面上,浸入水中的体积是总体积的四分之三;把这个木块放在某种液体里,它也浮在液面上,从液面露出的体积是总体积的五分之二。求:
(1)块的密度;
(2)液体密度。
建议:(1)用木块浮起,F浮起等于G物体,
ρ水v行g = ρ物v物g,
ρ物质= (3/4) ρ水= 0.75× 103kg/m3。
(2)用f液浮= f水浮= g物体,
∴ ρ液体v液体排放g = ρ水v水排放g
∴ ρ液体= (5/4) ρ水= 1.25× 103kg/m3。
答:(1)木块密度为0.75×103kg/m3。
(2)液体密度为1.25×103kg/m3。
在变体1中,木块漂浮在水面上,其暴露体积为24cm3。切断木块暴露在液面的体积,剩下的再放入水中。木块静止时,暴露在液体表面的体积为18cm3。这个木块的密度是多少?
根据浮沉条件,建议用f′= G+G′和f float = g两个方程来求解。
答案:ρ wood = =0.75×103kg/ m3。
例2:一个边长为1毫米的规则立方体块漂浮在酒精的液面上,其体积的一半暴露在液面上。如图a所示,将块的一部分从底部取出,贴上相同体积的玻璃后,放入一定的液体中,仍然漂浮。如图b所示,此时液体在其上的垂直压力为980Pa,酒精和玻璃的密度分别为ρ酒精= 0.8× 103 kg/m3,ρ玻璃
(1)木块的密度
(2)玻璃的质量
提示:(1)F浮=G木
ρ wood = =0.4×103kg/ m3。
(2)F浮法' = G边角料木+G玻璃
ρ液体gV排= ρ木材gV排剩余木材+ρ玻璃gV玻璃
p下和s下= ρ木g(V木-v玻璃)+ρ玻璃gV玻璃
m玻璃= ρ玻璃v玻璃
m玻璃= 0.72千克
实施例3欢欢用小试管、螺母和细金属丝做了一个“土壤密度计”,用图中所示的方法测量了液体的密度。当“土壤密度计”静止在酒精中(ρ酒精= 0.8× 103 kg/m3)时,裸露液面高度为2cm;“土壤密度计”静止在水中时,露出的液面高度为3厘米;当“土壤密度计”静止在硫酸铜溶液中时,暴露的液面高度为3.8厘米。那么这种硫酸铜溶液的密度为______千克/立方米。
建议使用F酒漂=F水漂=F酸漂
答案:1.25×108
2.浮体装载问题
(1)将物体压在浮体上;
(2)在浮体下悬挂物体;
(3)桶内有物体。
方法:将整个装置视为一个浮体。
注意物体的浮力,找出物体的排水量。
例1木块静止在水中时,体积为54cm3,如图1所示。现在在木块上面放一个体积为20cm3的金属块,所有的木块都只是浸在水中,如图2所示。计算金属块的密度。
分析:涉及两种状态的浮体浮力。
第一种状态如图1所示:以木块为研究对象,木块浮动,F浮动= G木;
第二种状态,如图2所示,以整块木块和金属块为研究对象,浮在水面上,f浮' = g木+g金。
对比第二种状态和第一种状态,即δ f float = g金,代入浮力和重力公式:ρwater gδV row =ρgold gδV gold
δ V行= V曝光,那么:ρ金= ρ水V曝光/V金=(5.4×10-5 m3×1.0×103kg/m3)/(2×10-5 m3)= 2.7×103kg/m3。
例2如图,载石船浮在水面上的浮力为F1,石子排入水中的浮力为F2,池底对石子的支撑力为N..此时()
A.空船的浮力为f1-F2-n。
B.石头的重力是F1-F2
C.石块的支撑力n = f1-F2
D.船舶排水量减少(n+f2)/ρ水g
答:公元
锻炼:
1.统一的木棍长度为l,密度为ρ1。下端挂一个质量为m的小金属块后,就可以漂浮在密度为ρ2的液体中,如图。此时暴露在液面的木棒长度为h,将长度为l' = _ _ _ _ _ _ _ _的木棒切断,剩下的木棒和金属块刚好可以悬浮在原液体中。
答案:ρ2h/(ρ2-ρ1)
2.如图,将底部面积为s的均匀材料制成的实心圆柱体放入水中,静止后垂直漂浮,1/2的体积暴露在水面上。如果在圆柱体的下底面粘贴一层厚度为D、面积为S的均质塑料(胶水的质量和厚度不算),它仍然可以在水中垂直漂浮,但水面以上的高度减少H,这样就可以计算出塑料的密度。
答案:ρ塑性=(d+h)/d×ρ水
3.土壤密度计如图8所示,其刻度上有三个点,即A、B和C,AB = 2厘米,AC = 6厘米。当密度计放在酒精中(ρ酒精=0.8×103kg/m3)时,液面正好在A点,当密度计放在水中时,液面正好在C点,那么这种液体的密度为_ _______ kg/m3。
答案:2×103
两力和三力的平衡
例1如图所示,木块用绳子绑在容器底部
部分,向容器内注水,当木块一半体积浸入水中时,绳子对木块的拉力为5n;当滑车浸入水中时,绳索对滑车的拉力为30N。求:
(1)木块的密度;
(2)木块的体积。(g = 10N / Kg)
分析:两种情况下的木块示意图如下图所示。
可以列出以下两个等式:
F pull = f float-g (1)
f拉力' = f浮子'-g (2)
木块密度为ρ木= 0.4× 103 kg/m3。
木块体积为v木= 5× 10-3 m3。
解决问题的技巧:
列出两种力的平衡方程后:
(1)使用两种减法,可以对同一项目进行减法运算。
②通过比较两个公式,可以剔除相同的量。简化计算过程
注意:物体在提水时的力的变化
δ f拉力= δ f浮子= δ f液压底部
实施例2如图7a所示,将底部面积为50cm2的圆柱形玻璃管填充一定量的水,并放置在水平台上。底部面积为10cm2的圆柱形物体a浸入水中,绳子对物体的拉力为f-pull。如图7b所示,当物体a的体积在水面之外时,作用在物体a上的垂直向上拉力为4N,桶内水深比图7a低0.4 cm。此时物体a的浮力为f浮,物体a底部水产生的压力为p. G取10N/kg,忽略悬挂物体的绳子质量。
交流拉力的大小为4.8n。交流浮动的大小为0.2N
C.ρ a的大小为8g/cm3,d.p的大小为300Pa
提示:
回答:c。
三、浮力与杠杆、滑轮合成
杠杆两端的力的变化(力臂的比率是恒定的)
δF1 LoA =δF2 LoB
实施例3如图8所示,杠杆AB具有边长为2dm、密度为ρ1=2kg/dm3的立方体c,以及在点b处边长为1dm的立方体d,AO:OB=2:5。杠杆在水平位置平衡时,d仍在空,c对水平地面的压力为p1 = 1000Pa;如果立方体D浸没在某种液体中(不接触容器底部),当杠杆在水平位置平衡时,水平地面上C的压力增加1250Pa,取g=10N/kg,()
A.d块的密度为5kg/dm3
B.液体密度为2千克/立方厘米
C.当物体浸入液体中时,a点的垂直向下拉力为95N
D.如果物体D没有浸没在液体中,为了使物体C在地面上的压力为零,应该对物体D施加一个64N的垂直向下的力。
提示:
答案:0.6×103
2.将底部面积为50cm2的平底圆柱形容器装入一定的液体,放在水平桌面的中央(容器壁的厚度不算)。已知液体的压力和深度之间的关系如图10所示。目前,一个质量为80克的固体球被细线提起,慢慢浸入容器中的液体中。如图11所示,球静止后,容器外壁干燥。众所周知,线对球的拉力为0.5N,当线被切断时,固体球沉入容器底部。这时,桌面上的容器压力比盛有液体的容器压力高_ _ _____pa。
答案:100
3.如图10所示,顶面有光滑凹槽的光杠杆AB可以绕支点o转动,杠杆a端用细螺纹垂直连接在地板上,ob = 0.5m,杠杆b端挂有密度为0.8×103kg/m3的圆柱体m。地板上有一个装满水的容器。当圆柱体M体积的1/3浸没在水中时,0.4N水从容器中溢出,杠杆在水平位置平衡。此时,让一个质量为200g的小球从b点沿槽向a端匀速运动,4s后,a端绑线拉力刚好等于0N。如果杠杆在整个过程中保持水平平衡,球的移动速度为_ _ _ _ _ _米/秒(克取10N/公斤)
答案:0.16
4.如图,圆柱形容器内装适量水,底部面积20cm2。将物体B放入水中,用刻度尺测量总质量为150g;用一个杠杆把物体B提起来,发现当代码A钩在杠杆C的末端时,杠杆正好平衡在水平位置,物体B的体积刚好一半露出水面。此时,天平显示70g。据测量,容器中的液位下降了1厘米。那么物体b的密度是___kg/m3。(克取10N/kg)
答:(H2-P)/(H3-P)
实施例2将一个圆柱形容器装满适量的水,将一个带配重的长薄壁烧杯放入圆柱形容器中的水中。当烧杯静止时,容器中水的深度H1为20厘米,如图15a所示。将金属块a挂在烧杯底部。当烧杯静止时,水面上方的高度p为5厘米,容器中水的深度H2为35厘米,如图15b所示。将金属块A放入烧杯中,烧杯静止时露出水面的高度h2为1cm,如图15c所示。众所周知,圆柱形容器的底部面积是烧杯的两倍。那么金属块a的密度是_ ____kg/m3。
提示:
图一和图二
图11a中示出了示例3;底部面积为50 cm2的烧杯中装有一定的液体,在木块上放一块小石头,静止时液体深度为p = 16cm;如图11b所示;如果把小石头放入液体中,液体的深度为h2=12 cm,石头对杯底的压力为f = 1.6n;如图11c所示,取出小石子后,液体深度h3=10cm。那么小石块的密度ρ就是_____kg/m3。(克取10N/kg)
答案:140
2.如图11所示,一个边长为l的正方形空芯金属盒和一个实心金属球。如果把球封在盒子里,放入密度为ρ的液体中,金属盒子的高度为P,露出液面,如图8a;如果球和盒子用绳子连接,放入液体中静止不动,金属盒子的高度为h2,露出液面,如图8b;如果将球和盒子放入液体中静止不动,金属盒子露出液面的高度为h3,金属球沉入液体底部,如图8C所示。不考虑细线的重力和体积。金属球密度ρ Ball = _ _ _ _ _ _。
回答:
3.装有液体的圆柱形容器放置在水平桌面上,如图8 A所示,容器在桌面上的压力为500Pa;用细铁丝绑一个金属球,将金属球浸入液体中。如图8 B,容器在桌面上的压力为600Pa;剪断细线,金属球沉到容器底部。如图8 C所示,容器对桌面的压力为1500帕。已知容器底部面积为100cm2,金属球密度为8g/cm3,g为10N/kg。那么下面的判断是正确的
A.金属球的浮力是6N
B.金属球的体积是100cm3
C.液体密度为0.8克/立方厘米
D.金属球对容器底部的压力为10N
回答:c。
标签:知识点,浮力
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