壓強和浮力培優(yōu)題

1、1.底面積是300cm2圓柱形水槽內(nèi)盛有適量的水，把質(zhì)量是1Kg高12cm、橫截面積是100cm2的柱形物塊按如圖所示懸掛后浸入水中4cm處，已知測力計的稱量范圍為010N，在刻度盤上從0N到10N之間的長度為20cm。求：（1）此時測力計的示數(shù)（2）向水槽中再注入多少千克的水，彈簧測力計的示數(shù)為2N（3）第二問中將2N改成0N，又該怎么計算？2、某金屬圓柱體如圖所示，用細線吊在測力計下，將其緩慢浸入水中并保持柱體豎直，當水面到達A橫線時，測力計的示數(shù)為18N，當水面到達B橫線時，測力計的示數(shù)是12N，已知A、B間距LAB=3cm，求柱體底面積。ABA3如圖所示，一體積為500cm3的鋁塊，用

2、線系著放入裝有某種液體的圓柱形容器中，容器中的液體深度由20 cm上升到21cm，這時細線對鋁塊的拉力為95 N，求：鋁塊受到的重力；鋁塊在液體中受到的浮力；液體的密度；剪斷細線，鋁塊沉底靜止后，容器對水平支持面的壓強。(容器的重力和容器壁的厚度忽略不計)4、如圖所示，一個圓柱形容器底面積為2102 m2，內(nèi)裝一定量的水，將一個實心合金塊A掛在彈簧測力計下端并浸沒在水中，彈簧測力計讀數(shù)為15 N，水面上升了2.5 102 m，此時水對容器底部的壓強為2 103 Pa。根據(jù)上述條件可以求出以下物理量： (1)合金塊A的體積VA (2)合金塊A在水中受到的浮力F浮A (3)合金塊A的重力GA (4

3、)合金塊A的密度 (5)放入合金塊A后，水對容器底增大的壓強P水 (6)放入合金塊A前，水對容器底的壓強 P水 (7)容器中水的質(zhì)量m水 (8)當合金塊A浸沒在水中時，容器中水的深度h 在這八個物理量中，請你任意求出其中五個物理量的值液面變化一招靈【矛盾】題1如圖a所示,一個邊長為10cm的正方體木塊用細線系于圓柱形容器底部,容器底面積為200cm2.現(xiàn)向容器內(nèi)倒水,當木塊露出水面的體積為200cm3時,細線對木塊的拉力為2N,如果將細線剪斷,當木塊靜止時,容器底部受到水的壓強較剪斷前變化了多少?(g取10N/kg)分析初態(tài):V排=1000cm3-200cm3=800cm3 G=F浮-F=8N

4、-2N=6N終態(tài): F浮=G=6N V排=600cm3那么:V=V排-V排=200cm3 圖a 圖b h=V/S器=1cm p=1000Pa題2如圖a所示,一個邊長為10cm的正方體木塊(密度為0.8103kg/m3)用細線系住放于一個底面積為120cm2的盛水柱形容器中,細線剛好繃直且拉力為0,若細線能承受的最大拉力為3N,打開閥門K,當水面下降幾厘米細線剛好被拉斷? (g取10N/kg)分析初態(tài):F浮=G=8N V排=800cm3終態(tài):F浮=G-F=5N V排=500cm3那么:V=V排-V排=300cm3 K K 此時:h=V/S物=3cm,而不是h=V/S器=2.5cm了. 圖a 圖b

5、 【統(tǒng)一】從表面看起來, V同是V排之差, h為什么要用不同的求法呢?學(xué)生很難理解,解這類題的出錯率自然就很高.其實,這兩題中的V有著本質(zhì)的不同,題1中由于水的體積不變, V排之差V就是整個容器在兩種狀態(tài)下變化的體積,而題2中由于水的體積減少了, V排之差V并不是整個容器在兩種狀態(tài)下變化的體積.顯然,只有V是整個容器內(nèi)的體積之差時, 才有h=V/S器.題2中,對于整個容器來說, V=V排 +V水=(V排 -V排)+( S器-S物)h h=V/S器=2.5cm+1/6h h=3cm在本題中,用這樣的方法顯得較為繁瑣,但這樣的一個演算過程可以幫助澄清概念,化解矛盾,對這類問題的認識獲得質(zhì)的飛躍,而

6、一旦學(xué)會了從整體上把握這類問題的這一招,即使是遇到較為復(fù)雜的問題也能得心應(yīng)手了【應(yīng)用】題3(2002.無錫)有一質(zhì)量為0.8千克的正方體物塊,掛在細線的下端,在物塊的下方放一裝有5千克水的圓柱形容器,當物塊部分浸入水里時,容器中的水面上升1厘米,此時正方體物塊的一半體積露出水面,如圖a所示.已知容器的橫截面積是物塊橫截面積的5倍, g取10N/kg.求:(1) 容器內(nèi)水的體積.(2) 細線對物塊的拉力.(3) 再向容器內(nèi)緩慢倒入2千克水后,水對容器底的壓強將增大多少?分析(1) 略(2) 1/2L3=5L2*1cm L=10cm S物=100cm2 S器=500cm2 F=G-F浮=3N(3)

7、 容易判斷出加水后物塊將處于漂浮狀態(tài)初態(tài): V排=500cm3終態(tài): F浮 =G=8N V排=800cm3那么對于整個容器來說:V=V排 +V水=(V排-V排)+m水/水 =300cm3+2000cm3=2300cm3 h=V/S器=4.6cm 圖a 圖b p=460Pa題4(2002.天津市)如圖a所示,底面積為Sb圓柱形容器內(nèi)盛有適量的水,另一個底面積為Sa圓柱體A有部分體積浸在水中,當圓柱體A相對于容器下降高度為h時,(水沒有溢出,圓柱體A也未全部沒入水中),求圓柱體A所受浮力的增加量為多少?分析初態(tài):V排=Sah1終態(tài):V排=Sa(h1+h+h)那么對于整個容器來說:V=V排-V排=S

8、a(h+h) h=V/S器=Sa(h+h)/Sbh=Sah/(Sb-Sa) 圖a 圖bF浮=水gSbSah/(Sb-Sa)題5(北京海淀區(qū))如圖a所示,底面積為400厘米2的圓柱形水槽內(nèi)盛有適量的水,把質(zhì)量為1千克、高為12厘米、橫截面積為100厘米2的柱形物塊,用彈簧測力計懸掛后讓其浸入水中的深度為2厘米.彈簧測力計的稱量范圍為010牛,在刻度盤上從0牛到10牛之間的長度為10厘米. (g取10N/kg)求:(1) 此時彈簧測力計的示數(shù).(2) 向水槽內(nèi)至少注入多少千克水,才能使彈簧測力計的示數(shù)恰好為零?(柱形水槽容積足夠大,以確保水不溢出)分析(1)略(3) 容易算出彈簧測力計示數(shù)為零時物

9、塊浸入水中的長度為10cm, 初態(tài): V排=200cm3 終態(tài): V排=1000cm3那么對于整個容器來說:h=8cm+8cm=16cm,V= S器h=6400cm3由V=V排 +V水得到:V=V-V排=5600cm3m水=5.6kg 圖a 圖b一、物體處于靜止狀態(tài)例1：木塊浸沒在水中，細線對木塊的拉力是2N，剪斷細線待木塊靜止后，將木塊露出水面的部分切去，再在剩余的木塊上加上1N向下的壓力時，木塊有20cm3的體積露出水面。求：木塊的密度？（g=10N/kg）。 分析與解：（1）研究對象：浸沒在水中的木塊。（2）受力分析：（a）細線拉著木塊時：水對木塊向上的浮力F浮；木塊向下的重力G木；細線

10、對木塊向下的拉力F拉。（b）剪斷細線時（木塊浮在水面）；水對木塊向上的浮力F?。荒緣K向下的重力G木；（c）露出水面部分切去時：水對木塊向上的浮力F浮；木塊向下的重力G木；1N對木塊向下的壓力F壓。（3）列平衡方程式：（a）（b）（a）都靜止，處于平衡）對于（a），F(xiàn)浮=G木+F拉； 即p水gV木=p木gV木+2N對于（b），F(xiàn)浮=G木；即p水gV排=p木gV木對于（c），F(xiàn)浮=G木+F壓；即p水g（V排 -2010-6m3）=p水gV排+1N；代入已知量解式得：p木=0.6103kg/m3。 二、物體處于勻速直線運動狀態(tài) 例2：如圖2所示，圓柱體高2m，底面積200cm2，密度為2.5103

11、kg/m3，用動滑輪將它從水中勻速拉起，繩的最大拉力為400N，提升速度為0.2m/s,g=10N/kg,求經(jīng)過多長時間,繩將被拉斷? 分析與解: （1）研究對象:圓柱體。 （2）受力分析：（當繩受力F=400N時），水對它向上的浮力F?。粓A柱體向下的重力G物；動滑輪下端的繩子對圓柱體向上的拉力F拉（F拉=2F）。 （3）列平方程式：勻速拉起（平衡）剛拉斷瞬間。F拉+F浮=G物，即：2F+p水gV排=P物shg。代入已知量解得：V排=0.02m3，這時圓柱體露出水面的高度：h=V排/s=1m，經(jīng)過時間t=時繩子將被拉斷。三、物體是運動的，但不一定是勻速，某一時刻是靜止的例3：在一粗細均勻的蠟燭

12、長L=20 cm（p蠟=0.9103kg/m3）在蠟燭底端插入一個鐵釘，使蠟燭能直立浮于水中，上端露出水面L1=1 cm?，F(xiàn)將蠟燭點燃，問蠟燭燃燒到還剩下多長時，燭火將被水淹滅？（假定蠟燭燃燒時，蠟油全部燒掉而不流下來，鐵釘?shù)捏w積不計）。分析與解：（1）研究對象：蠟燭和鐵釘（當作一個整體）（2）受力分析：（a）蠟燭開始燃燒時；蠟燭向下的重力G1；鐵釘向下的重力G；蠟燭向上的浮力F1。（b）蠟燭熄滅時（蠟燭在水下的長為h），剩下的蠟燭向下的重力G2；鐵釘向下的重力G；剩下的蠟燭向上的浮力F2。 （3）列平衡方程式：（a）（b）都處于靜止狀態(tài)） 對于（a）：F1=G1+G即p水g（L-L1）s=p

13、蠟Lsg+G對于（b）：F2=G2+G即p水ghs=p蠟hsg+G代入已知量解式得：h=0.1m。設(shè)燭的截面積為S，釘?shù)闹亓繛镚釘，則燭的重量：G燭=0.9*20*S，跟據(jù)浮力公式G燭+G釘=G排水則有0.9*20*s+G釘=1*19*S=G釘=S蠟燭熄滅時設(shè)燭長為L有：L*0.9*S+G釘=L*1*S，代入G釘=SL=10cm352007年12月26日，沉睡海底800多年的“南海一號”古沉船被打撈船用起重機成功吊起。起吊前，先用一個長方體形狀的箱子將古船密封在內(nèi)，稱之為沉箱。該沉箱長36m、寬15m、高5m，沉箱被吊離水面后，由水平地面上16個氣囊墊著，此時，包裹著古船的沉箱已完全脫離起重機

14、鋼繩的作用，它的總質(zhì)量為3500t(海水的密度近似取100103kgm3，g取10Nkg)。 (1)沉箱浸沒在海水中受到的浮力多大? (2)設(shè)20m深的海水產(chǎn)生的壓強p1與沉箱對氣囊的壓強p2之比為6：7，則16個氣囊與沉箱的接觸面積為多大?（蕪湖）18圖7是某水上打撈船起吊裝置結(jié)構(gòu)示意簡圖。某次打撈作業(yè)中，該船將沉沒于水下深處的一只密封貨箱打撈出水面，已知該貨箱體積為5 0 m3，質(zhì)量是200t。 (1)貨箱完全浸沒在水中時受到的浮力是多少?（5103N） (2)貨箱完全出水后，又被勻速吊起1 m，已知此時鋼纜拉力F為1105 N，則在此過程 中拉力F所做的功是多少?起吊裝置的滑輪組機械效率

15、是多少? (3)若貨箱從剛露出水面到完全出水的過程中是被勻速提升的，請分析在此過程中，貨箱所受浮力和滑輪組機械效率的變化情況。(水的密度為1.0103 kgm3，g取10Nkg，不考慮風(fēng)浪、水流等的影響。)2、（2011威海）圖是某車站廁所的自動沖水裝置，圓柱體浮筒A的底面積為400cm2，高為0.2m，蓋片B的面積為60cm2（蓋片B的質(zhì)量，厚度不計）連接AB是長為0.3m，體積和質(zhì)量都不計的硬桿當流進水箱的水剛好浸沒浮筒A時，蓋片B被撇開，水通過排水管流出沖洗廁所（已知水的密度為1103kg/m3，g=10N/kg）請解答下列問題：（1）當水箱的水剛好浸沒浮筒A時，水對蓋片B的壓力是多少？

16、（2）浮筒A的重力是多少？（3）水箱中水多深時蓋片B又自動關(guān)上？ 解：（1）Pgh=1103kg/m310N/kg0.5m=5000PaFPs=5000Pa6010-4m2=30N（2）F全浮水V全排g=1103kg/m3(40010-4m20.2m)10N/kg=80NGAF全浮F80N30N50N（3）設(shè)圓柱體浮筒A浸在水中的深度為h1時，蓋片B又自動關(guān)上則F浮GA即水V排g=GA1103kg/m3(40010-4m2h1)10N/kg=50Nh1=0.125m水箱中水的深度h2=0.125m+0.3m=0.425m3、（2011沈陽）某物理小組決定測量一塊鵝卵石的密度，但是手邊的測量工具只有量筒他們設(shè)計了如圖所示的實驗裝置先把鵝卵石浸沒在水杯內(nèi)的水中，向礦泉水瓶中逐漸加水，當加入225ml的水時，瓶子在如圖7甲所示的位置平衡拿掉水杯后，再向瓶中加入150ml的水，此時瓶子在如圖乙所示的位置平衡若不考慮鵝卵石的吸水性，忽略瓶子的質(zhì)量，g取10N/kg，求：（1）鵝卵石在水中受到的浮力（2）鵝卵石的密度