2021年中考物理压轴题:03 浮力与压强的综合计算(学生版+解析版).pdf
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1、专 题 0 3 浮 力 与 压 强 的 综 合 计 算,考 点 体 压 力 与 压 强 的 综 合 计 算 施。3厘 力 与 压 雕 综 能 算 施 一 考 点 02-浮 力 与 固 体 聪 的 综 合 计 算 U 考 点 03-浮 力 与 液 体 压 强 的 综 合 计 算 典 例 剖 析 考 点 01固 体 与 液 体 压 力 与 压 强 的 综 合 计 算 此 考 点 通 常 考 查 固 体 对 支 持 面 的 压 力 与 压 强 及 液 体 对 容 器 底 的 压 力 与 压 强 的 知 识;解 答 此 类 题 型 应 注 意 的 问 题:(1)当 某 固 体 置 于 水 平 面 上
2、时,只 受 到 重 力 及 支 持 力 时,固 体 对 支 持 面 的 压 力 F=G的,此 时 计 算 物 体 对 支 持 面 的 压 强 时 P=F/S=G/S.(2)当 物 体 静 止 于 水 平 面 上,同 时 受 到 向 上 的 拉 力、向 上 的 支 持 力 及 向 下 的 重 力 时,此 时 物 体 对 支 持 面 的 压 力 数 值 上 等 于 支 持 面 对 物 体 向 上 的 支 持 力,此 时 拉,此 时 物 体 在 三 个 力 的 作 用 下 对 支 持 面 的 压 强 P=(GF G/S。如 果 物 体 沉 于 盛 有 某 种 液 体 的 容 器 底 时,物 体 此
3、时 对 容 器 底 的 压 力 F=G-F浑,此 时 物 体 对 容 器 底 的 压 强 P=(GF G IS物。(3)对 于 规 则 物 体 在 计 算 对 水 平 面 的 压 强 时,还 可 以 运 用 的 公 式 为 P=F/S=G/S=OgS/z/S=0g%其 中 h 指 物 体 的 高 度。(4)当 物 体 的 体 积 或 质 量 发 生 变 化(即 对 物 体 进 行 截 取 或 叠 加)或 多 个 物 体 位 置 发 生 变 化 时 求 压 强 的 变 化 量 或 根 据 压 强 的 变 化 及 压 力 的 变 化 量 求 解 某 些 新 的 物 理 量,如 求 截 取 的 物
4、体 体 积 4 V 或 质 量 A m;此 种 题 型 必 须 注 意,物 体 质 量 或 体 积 或 物 体 的 位 置 发 生 改 变 后,物 体 对 接 触 面 上 的 压 力 会 发 生 了 变 化,同 时 还 要 注 意,受 力 面 积 有 时 也 会 发 生 的 变 化。(5)当 容 器 内 盛 有 一 定 的 液 体 放 入 物 体 后,液 面 将 上 升,如 物 体 最 终 漂 浮 或 悬 浮,液 体 对容 器 底 增 加 的 压 力 A F u G 物,液 体 对 容 器 增 加 的 压 强 P=4F/S容 或 P=G/S容;如 果 物 体 沉 于 容 器 底 部 此 种 情
5、 况 液 体 对 容 器 底 增 加 的 压 力 a F u F 浮,液 体 对 容 器 底 增 加 的 压 强 APuF i?/S容【易 错 警 示】如 原 容 器 盛 满 液 体,物 体 浸 入 液 体 后,无 论 物 体 处 于 何 种 状 态,液 面 不 变,液 体 对 容 器 底 的 压 力 与 压 强 均 不 变,如 果 物 体 漂 浮 或 悬 浮,由 于 F:?=G产 G 的 所 以 此 种 情 况 容 器 对 支 持 面 的 压 力 与 压 强 均 不 变,但 如 果 物 体 沉 于 容 器 底 部,由 于 F;?=G排 小 于 G*.故 此 种 情 况 容 器 对 支 持 面
6、 增 加 的 压 力 F=G物 一 G 潞,对 支 持 面 增 加 的 压 强 4P=(G MG Q/S容。例 1:(2018 河 北)实 心 圆 柱 体 甲 和 长 方 体 乙 分 别 放 置 在 水 平 地 面 上,甲 的 密 度 为 0.6X103kg/m3,质 量 为 12kg、底 面 积 为 4X10-2m2,乙 的 质 量 为 5.4kg,边 长 分 别 为 O.lm、0.2m、0.3m,(g取 lONkg)求:(1)乙 的 密 度(2)求 甲 直 立 时 对 水 平 地 面 的 压 强(3)若 在 甲 的 上 方 水 平 截 去 一 段 并 叠 放 在 乙 的 正 上 方 后、甲
7、 剩 余 圆 柱 体 对 水 平 地 面 的 压 强 恰 好 等 于 此 时 乙 对 水 平 地 面 压 强 的 最 小 值,求 甲 截 去 的 高 度。【变 式 1-1(2020唐 山 路 南 二 模】如 图 所 示,实 心 正 方 体 A 和 B 均 放 置 在 水 平 地 面 上,A的 棱 长 为 0.2m,质 量 为 2.4kg,B的 棱 长 为 0.1m,质 量 为 0.45kg,(g=10N/kg),(1)求 A 的 密 度;(2)求 B 对 水 平 地 面 的 压 强;(3)将 A 沿 水 平 方 向 切 下 厚 度 为 h 的 部 分 后,将 切 下 部 分 放 在 正 方 体
8、 B 的 上 方,使 A、B对 地 面 的 压 强 相 等,求 h 的 大 小。【变 式 1-2(2019重 庆 A 卷)小 杨 选 择 了 两 个 高 度 分 别 为 10cm和 6cm,底 面 积 SA:SB=1:3的 实 心 均 匀 的 圆 柱 体 A、B 进 行 工 艺 品 搭 建,A、B 置 于 水 平 桌 面 上,如 图 甲 所 示,他 从 A的 上 表 面 沿 水 平 方 向 截 取 高 为 h 的 圆 柱 块,并 将 截 取 部 分 平 放 在 B 的 中 央,则 A、B 对 水 平 桌 面 的 压 强 随 截 取 高 度 h 的 变 化 关 系 如 图 乙 所 示,求p/Pa
9、(1)圆 柱 体 的 密 度;(2)从 A 截 取 h=6cm的 圆 柱 块 平 放 在 B 的 中 央,B 对 水 平 桌 面 的 压 强 增 加 量;(3)图 乙 中 a 的 值。【变 式 1-3(2020河 北 中 考)如 下 图 甲 所 示 为 边 长 为 20cm的 薄 壁 正 方 形 容 器(质 量 不 计)放 在 水 平 桌 面 上,将 质 地 均 匀 的 实 心 圆 柱 体 竖 直 放 在 容 器 底 部,其 横 截 面 积 为 200cm)高 为 10cm,然 后 向 容 器 内 缓 慢 注 入 某 种 液 体,圆 柱 体 始 终 竖 直,圆 柱 体 对 容 器 底 部 的
10、压 力 与 注 入 液 体 的 质 量 关 系 如 图 乙 所 示(g=10N/kg).(1)判 断 圆 柱 体 的 密 度 与 液 体 密 度 的 关 系,并 写 出 判 断 依 据;(2)当 圆 柱 体 刚 好 被 浸 没 时,求 它 受 到 的 浮 力;(3)当 液 体 对 容 器 底 的 压 强 与 容 器 对 桌 面 的 压 强 之 比 为 1:3时,求 容 器 内 液 体 的 质 量。【变 式 1-4(2020河 北 中 考 命 题 信 息 原 创 试 题)如 图 所 示,质 量 均 为 4kg的 实 心 立 方 体 甲、乙 放 在 水 平 地 面 上,甲 的 底 面 积 为 0.
11、004m2,乙 的 体 积 为 0.001m3(g=10N/kg)(1)求 乙 的 密 度。(2)求 甲 对 水 平 地 面 的 压 强。(3)若 将 甲、乙 分 别 沿 水 平 方 向 切 云 相 的 体 积,求 甲、乙 对 水 平 地 面 的 压 强 变 化 量 4 P 甲 与 4 P 4的 比 值。例 2:(2020长 沙 中 考)有 两 个 不 吸 水 的 圆 柱 体 A 和 圆 柱 体 B,A 的 顶 部 系 有 一 根 轻 质 细 线,已 知 A 的 质 量 为 1.32kg,密 度 为 LlXl()3kg/m3,高 为 12m,B的 底 面 积 为 60cm2.(g=10N/kg
12、);(1)求 A 的 重 力;(2)将 B 竖 直 放 在 水 平 桌 面 上,再 将 A 竖 直 放 在 B 的 正 上 方,求 A 对 B 的 压 强;(3)将 A 竖 直 放 入 薄 壁 柱 形 容 器 中,向 容 器 中 缓 慢 加 入 液 体 直 到 加 满,液 体 的 体 积 与 深 度 的 关 系 如 图 所 示。用 细 线 将 A 竖 直 向 上 提 升 2cm时,细 线 的 拉 力 为 3.6N,求 液 体 的 密 度。(圆 柱 体 A 始 终 处 于 竖 直 状 态)。【变 式 2-1(2020河 北 中 考 模 拟 试 题)在 水 平 地 面 上 放 着 一 个 实 心
13、的 圆 柱 体 甲,G”,=40N,。甲=2X103kg/m3,现 有 一 个 薄 壁 的 圆 柱 形 容 器 乙,重 力 为 8 N,向 容 器 乙 中 倒 满 某 种 液 体 后,容 器 对 水 平 桌 面 的 压 强 为 2000Pa,液 体 对 容 器 底 部 的 压 强 为 1600Pa,将 甲 竖 直 放 入 容 器 后,乙 容 器 对 水 平 地 面 的 压 强 为 3000Pa(g=10N/kg)求:(1)求 圆 柱 体 甲 的 体 积;(2)求 乙 容 器 的 底 面 积;(3)求 液 体 的 最 小 密 度 及 此 时 圆 柱 体 甲 在 乙 容 器 中 受 到 的 浮 力
14、。例 3:(2018上 海 中 考 试 题)两 个 相 同 的 圆 柱 形 容 器,一 个 装 有 水,另 一 个 装 有 某 种 液 体,水 的 质 量 为 5kg,(1)求 水 的 体 积?(2)从 两 容 器 内 分 别 抽 相 同 体 积 的 液 体 后,水 和 液 体 对 容 器 底 的 压 强 如 下 表 所 示:(a)求 抽 出 水 后 的 深 度?(b)抽 出 液 体 前 液 体 原 来 的 质 量?液 体 对 容 器 底 的 压 强 液 体 抽 出 前 液 体 抽 出 后 P 水 1960 柏 9 8 0帕 P&I960 帕 1078 泊【变 式 3-11(2020河 北 中
15、 考 模 拟 试 题)一 个 圆 柱 形 容 器 底 面 积 500cm2盛 有 深 度 为 8cm的 水,现 将 一 质 量 为 1.8kg高 为 20cm,底 面 积 为 lOOcn?的 长 方 体 物 块 放 入 容 器 中 液 面 上 升 了 2 c m,如 图 所 示(容 器 足 够 高),求:(1)容 器 底 受 到 水 的 压 强;(2)把 容 器 内 的 水 倒 出,缓 慢 向 容 器 内 注 入 密 度 为 O的 某 种 液 体,若 使 物 块 对 容 器 底 的 压 力 最 小,注 入 液 体 的 总 质 量 最 少 是 多 少(g=10N/kg)考 点 02浮 力 与 固
16、 体 压 强 的 综 合 计 算:当 物 体 放 入 液 体 中 时,首 选 应 弄 清 物 体 在 液 体 中 的 沉 浮 情 况,然 后 利 用 浮 力 公 式 求 解 物 体 的 浮 力;如 果 物 体 沉 于 容 器 底 部,应 根 据 FN=GF 浮 求 出 物 体 此 时 对 容 器 底 的 压 力,利 用 P=(GF 浮)/S容 可 求 出 物 体 对 容 器 底 的 压 强;此 时 只 要 液 体 不 外 溢,容 器 对 支 持 面 增 加 的 压 力 即 为 物 体 的 重 力,如 液 体 溢 出 此 时 容 器 对 支 持 面 增 加 的 压 力 F=Gt!)G.例 1:(
17、2020内 蒙 包 头 中 考)如 图 甲 所 示,水 平 桌 面 容 器(厚 度 不 计)底 部 固 定 一 轻 质 弹 簧(其 质 量 和 受 到 的 浮 力 均 不 计),弹 簧 上 端 连 有 正 方 体 铁 块 A,铁 块 A 上 表 面 中 心 与 不 吸 水 的 正 方 体 木 块 B 下 表 面 中 心 用 长 为 0.1m的 轻 质 细 绳 拴 接(细 绳 质 量 不 计,长 度 不 可 伸 长),A、B 处 于 静 止 状 态。己 知 铁 块 A 和 木 块 B 的 边 长 均 为 0.1m,mA=8kg,mn=0.5kg,容 器 底 面 积 为 O.ln?,质 量 为 1
18、kg,弹 簧 的 弹 力 每 变 化 1 N,弹 簧 的 形 变 量 改 变 1mm(p 水=1.0XIO3kg/m3,g=ION/kg)求:(1)图 甲 中,容 器 对 水 平 桌 面 的 压 强;(2)向 容 器 中 缓 慢 注 水,直 到 细 绳 恰 好 伸 直(细 绳 不 受 力)如 图 乙 所 示,弹 簧 对 铁 块 A 的 支 持 力 是 多 大?(3)细 绳 恰 好 伸 直 后 继 续 向 容 器 内 缓 慢 注 水,直 到 木 块 刚 好 全 部 被 水 浸 没,水 面 又 升 高 了 多 少?【变 式 1-11(2019宁 波 中 考 试 题)如 图 甲 所 示,在 水 平
19、面 上 放 置 一 个 方 形 容 器 在 容 器 中 有 一 个 重 为 8 N 棱 长 为 10cm的 立 方 体 物 块 M,M 与 容 器 底 不 密 合,以 5mL/s的 恒 定 水 流 向 容 器 注 水,容 器 中 水 的 深 度 h 随 时 间 t变 化 的 关 系 如 图 乙 所 示,请 解 答 下 列 问 题:(1)当 t=140s时,物 块 M 在 水 中 处 于 状 态。(选 填“沉 底”、“悬 浮”或“漂 浮”)。(2)当 t=140s时,水 对 容 器 底 部 的 压 力 大 小 是 多 少。(3)图 乙 中 a 的 值 是 多 少。(4)在 040s和 40s14
20、0s这 两 个 阶 段,浮 力 对 物 体 做 功 分 别 是 多 少。例 2:(2020年 德 州 市)救 援 队 用 吊 绳 打 捞 沉 到 水 池 底 部 的 实 心 长 方 体 沉 箱,如 图 甲 所 示,提 升 过 程 中 始 终 以 0.15nVs的 速 度 竖 直 向 上 匀 速 提 起,图 乙 是 吊 绳 的 拉 力 尸 随 时 间,变 化 的图 像,整 个 提 起 过 程 用 时 80s,g取 10N/kg,水 的 密 度 为 1.0 xl()3kg/m3,不 计 水 的 阻 力 及 水 面 高 度 的 变 化。求:(1)开 始 提 起(片 0)时,沉 箱 下 表 面 受 到
21、 水 的 压 强(不 计 大 气 压);(2)040s内 拉 力 的 功 率;(3)沉 箱 的 密 度 为 多 大。考 点 03浮 力 与 液 体 压 强 的 综 合 计 算:(1)当 容 器 盛 有 液 体 时,此 时 容 器 对 桌 面 的 压 力 为 F=G?;+G/(与 容 器 的 形 状 无 关),此 种 题 型 在 计 算 容 器 对 接 触 面 的 压 强 时 的 公 式 为 P=G?;+G 浓/S 容。(2)当 容 器 中 盛 有 液 体,当 液 体 的 体 积 发 生 变 化 或 有 物 体 放 入 液 体 后,求 容 器 对 桌 面 的 压 力 与 压 强 的 变 化;此
22、种 题 型 应 注 意,若 只 向 容 器 内 增、减 液 体(加 入 液 体 后 液 体 不 外 溢),则 容 器 对 支 持 面 的 压 力 变 化 量 F=4m灌 g;若 向 盛 有 液 体 的 容 器 内 放 入 某 物 体 后,要 注 意 液 体 的 外 溢 情 况(如 原 容 器 盛 满 液 体,无 论 放 入 任 何 物 体 也 无 论 放 入 物 体 后 物 体 处 于 何 种 沉、浮 状 态,液 体 一 定 会 外 溢,如 没 有 指 明 原 容 器 盛 满 液 体 放 入 物 体 后 必 须 根 据 物 体 的 V 排 及 容 器 的 总 容 积,及 原 液 体 的 体 积
23、,推 知 液 体 是 否 会 外 溢),即 应 注 意 容 器 对 接 触 面 的 压 力 变 化,如 放 入 的 物 体 与 溢 出 的 液 体 重 力 相 等,则 容 器 对 支 持 力 压 力 与 压 强 均 不 变,如 放 入 的 物 体 重 力 大 于 溢 出 的 液 体 的 重 力 则 此 时 容 器 对 支 持 面 的 压 力 增 加 量 为 F=GiSG 温,而 此 种 题 型,容 器 接 触 面 的 面 积 通 常 并 不 发 生 变 化,容 器 对 支 持 面 的 压 强 变 化 量 取 决 于 容 器 对 支 持 面 的 压 力 变 化 量。(3)当 容 器 内 盛 有
24、液 体 放 入 物 体 后,在 计 算 物 体 受 到 的 浮 力 时,通 常 应 选 求 出 物 体 的 密 度,然 后 通 过 比 较 物 体 的 密 度 与 液 体 密 度 的 关 系,确 定 物 体 的 沉 浮 情 况 后,再 利 用 浮 力 对 应 的 公 式 求 出 此 时 物 体 受 到 的 浮 力,在 求 此 时 液 体 对 容 器 底 及 对 支 持 面 的 压 力 与 压 强 时,应 正 确 分析 液 体 的 液 面 变 化 及 容 器 对 支 持 面 的 压 力 变 化。此 考 点 常 用 的 浮 力 计 算 公 式 是:尸 淳=尸 向 上 一 F向 卜 即 物 体 下
25、表 面 受 到 液 体 或 气 体 向 上 的 压 力 减 物 体 上 表 面 所 受 的 向 下 的 压 力 即 为 浮 力。尸 浮=G物,此 公 式 适 用 于 漂 浮 及 悬 浮 的 物 体,利 用 此 公 式 进 行 计 算 时,常 可 将 此 公 式 变 形 为。淑 gVw=。物 g K,注:其 中 的 V 排 还 可 以 用 V-V 需 表 示,(对 于 较 复 杂 的 题 排=5 物 X/?衩,或 其 中 的/?指 液 面 上 升 的 高 度)。F,产 G M G肩 旨 浸 入 液 体 中 的 物 体,排 开 液 体 的 重 力)若 向 一 个 原 盛 满 液 体 的 圆 柱 形
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