浮力专题液面升降问题.docx
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浮力专题液面升降问题
浮力专题:
液面升降问题
、判断液面升降方法:
比较V排的变化
物体浸在液体中,若浮力变大,V排变大,液面;若浮力变小,则V排变小,
液面;若浮力不变,则V排不变,液面。
(填“上升”或“下降”或“不变”)
1、如图所示,将两块相同的橡皮泥做成实心球形和碗形,分别放入
相同的甲、乙两杯水中.静止时甲杯中橡皮泥所受的浮力(填“大于”“小于”或“等于”)乙杯中橡皮泥所受的浮力,杯中水面•
2、
(1)如图所示,小船和石块一起漂浮在水中,将石块(或金属
块)从船中取出放入水中后,水面。
(2)如图2所示,在一较大容器的水面上放一木块,木块上面放一个体积
为1dm3、重7.84N的物体,此时木块漂浮.如果将物体从木块上拿下并放入水中,当木块和物体都静止时,容器中的水面将()
A.上升E.下降C.不变D.无法判断
3、将冰块分别放在水、盐水和煤油(或酒精)中,冰块完全熔化后,判断液面的变化。
1)冰块放在水中,漂浮,熔化后,液面。
2)冰块放在盐水中,漂浮,熔化后,液面
3)冰块放在煤油(或酒精)中,沉底,熔化后,液面
4、冰块内包有一个木块漂浮在水面上,冰块熔化后,水面
5、冰块内包有一个石块(石块密度大于水的密度)漂浮在水面上,冰块熔化后,石块
(填浮沉状况),则水面。
检测:
1.
(1)在图中,容器内装有一定量的水,水面上浮有木块甲,在甲上放有铁块乙,甲与乙之间用细绳相连,当木块翻转,铁块乙没入水中时,则()
A.容器内液面高度一定不变B.容器内液面高度一定降低
C.容器内液面高度一定升高D.容器内液面高度先升高后降低
(2)现将绳子剪断,当木块和铁块都静止后,下列分析正确的是()
A.铁块沉底,木块漂浮B.水面下降,容器底受到水的压强变小
C.桌面受到的压力变小D.桌面受到的压强不变
2.重为5N的木块A,在水中处于静止状态,此时绳子的拉力为3N,若绳子突然断了,水面(填“上升”或“下降”或“不变”),最终木块所
受浮力为,水对容器底的压力(填“增加”或“减小”)
二、液面升降的定量计算
1、容器底面积S,盛有适量水,柱形木块底面积So,放入水中,水面
上升△h,则木块排开液体的体积V排=。
量^V水=。
*若木块被按压又下降h(水未溢出),则水面升高高度△h2=
2、将木块(密度为p,底面积S0,高为ho)立放于容器中(容器底面积So),向容器中加水(,密度为p水),水面高度为h,木块未浮起,则V排=
力口入水量△V水=。
当木块恰好漂浮时,水面高度h水=。
练习:
1、1•如图所示,不计外壁厚度且足够高的柱形容器置于水平桌面上,容器的底面积为150cm2.现将一边长为0.1m、质地均匀的正方体物块放在容器底部,当缓慢持续地向容器中注入400cm3的水时,物块对容器底部的压力恰好为零•求:
(1)水对容器底部的压强是多少?
(2)物块受到水的浮力是多少?
(3)再次向容器中缓慢注水,当容器中水的深度达到12cm时停止注水,第二次注入水的质量是多少?
2•一个密度为0.6x103kg/m3的木块,体积为0.02m,用绳子系在底
2
面积为1000cm的柱形容器底,使木块完全没入水中,如图所示。
求:
(1)此时木块所受的浮力是多少?
(2)绳子的拉力是多少?
(3)剪断绳
子,木块静止后,容器底所受压强改变了多少?
3.如图所示,密度为0.6X103kg/m3,体积为10-3m3的正方体木块,用一条质量可忽略不计的细绳,两端分别系在木块底部中心和柱形容器的中心。
细绳对木块的最大拉力为3N,容器内有一定质量的水,木块处于漂浮状态,但细绳仍然松软,对木块没有拉力。
求:
(1)木块露出水面的体积有多大?
(2)向容器内注水(容器容量足够大)直至细绳对木块的拉力达到最大值,在细绳处于断裂后一瞬间,停止注水。
此时木块浸入水中的体积多大?
⑶细绳断裂后,木块再次漂浮,若柱形容器底面积为2x10-2m2,此
时容器里的水面与细绳断裂前的瞬间的水面相比,高度变化了多少?
容
器底部受到的压强变化了多少?
(取g=10N/kg)
4.如图所示,底面积为200cm2的容器底部有一固定轻质弹簧,弹簧上方连有一边长为10cm的正方体木块A,容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口,当容器中水深
为20cm时,木块A有一的体积浸在水中,此时弹簧恰好处于自然状态,
5
没有发生形变.(不计弹簧受到的浮力,g取10N/kg)求:
(1)此时容器底部受到的水的压强;
(2)木块A的密度;(3)向容器内缓慢加水,直至木块A刚好完全浸没水中,立即停止加水,弹簧伸长了3cm,求此时弹
簧对木块A的作用力Fi是多大?
容器底部受到水的压强变化了多少?
5.(5分)如图,将含有一空心铝球的冰块投入平底水槽中,冰块内空心铝球的体积V
铝=10cni,当冰块(含空心铝球)悬浮时,排开水的体积V排=45cm.冰全部熔化后,浸
没在水中的空心铝球沉入水底,已知冰的密度p冰=0.9x103kg/m3,求:
(1)冰块(含空心铝球)在水中悬浮时的重力;
(2)空心铝球最终对水槽底部的压力大小.
6•如图所示,底面积为2X10(2米2的圆柱形平底薄壁水槽放在水平地面上,一装有
金属球的小盆漂浮在水槽的水面上,小盆的质量为1千克,金属球的质量为1.6千克,
金属球的体积为0.2x10(3米3。
1
若把金属球从盆中拿出并放入水槽中后,小球沉入水底,求容器对水平地面压强的变化量。
2求水对水槽底部的压强变化量。
2
7.如图甲所示,一个底面积为50cm的烧杯装有某种液体,把重2.4N的小石块放在木块上,静止时液体深hi;如图乙所示,将小石块放入液体中,液体深h2=12cm,石块
h3=10cm。
求:
(1)小石块的密度;
(2)液体的密度;(3)h1的深度。
(g取10N/kg)
对杯底的压力F=1.6N;如图丙所示,取出小石块后(假设没有液体带出),液体深
甲乙何
8•下面是小明自制浮力秤”的装置图(如图)和使用说明书.已知水的密度为p水,秤盘中未放
根据上述内容和条件解答:
(1)在图中画出未称物体时,浮体在水中沿竖直方向受力的示意图;
(2)推倒出被称物体质量m与浮体的圆柱体浸入水中深度h之间的关系式;(3)求出要使此
浮力秤”能够达到最大称量值,
使用前应在外筒中至少加入的水的质量.
33
9.下图是常见的厕所自动冲水装置原理图,水箱内有质量m=0.4kg,体积V=3X10-m
的浮筒P,另有一厚度不计,质量m=0.2kg,面积S2=8X10-3吊的盖板Q盖在水箱底部
的排水管上,用细线将P、Q连接,当供水管上流进水箱的水使浮筒刚好浸没时,盖板
Q恰好被拉开,水通过排水管流出冲洗厕所,当盖板Q恰好被拉开
的瞬间,求:
(1)浮筒受到的浮力大小。
(2)细线对浮筒P的拉力大小。
(3)水箱中水的深度。
2
10•底面积为400cm的圆柱形容器内装有适量的水,将其竖直放在水平桌面上,把边长为10cm的正方体木块A放入水后,再在木块A的上方放一物体B,物体B恰好没入
33
水中,如图(a)所示.已知物体B的密度为6x10kg/m.质量为0.6kg.(取g=10N/kg)求:
(1)木块A的密度.
b)所示,求水对容器底部压强的变化.
(2)若将B放入水中,如图(
11.如图所示,把甲铁块放在木块上,木块恰好浸没于水中,把乙块系在这个木块下
33
面,木块也恰好浸没水中,已知铁的密度为7.9x10kg/m.求:
甲、乙铁块的质量比.
12.一个圆柱形容器放在水平桌面上,如图甲所示,容器中立放着一个均匀实心圆柱体M0现慢慢向容器中加水,加入的水对容器底的压强p水与所加水的质量m的关系如
图丙所示,在整个过程中无水溢出,M的底面始终与容器中的水面平行。
当加入的水等
于3kg时,物体M刚好漂浮且露出水面的咼度为
4cm,如图乙所示(已知p水
3
=1.0x10kg/m)o求:
(1)圆柱体M刚好漂浮时容器中水的深度h;
(2)圆柱体M的密度p;
)圆柱形容器的内底面积So
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【浮力与密度实验练习】
1.用图所示的方法可以粗测出橡皮泥的密度•请你将李明同学测橡皮泥密度的实验步
骤补充完整,并用测得的物理量表示出橡皮泥密度的表达式•实验步骤:
(1)将适量的水倒入烧杯中,用刻度尺测出烧杯中水的深度hi.
(2)将橡皮泥捏成球状后放入烧杯中(如图甲所示),用刻度尺
测出此时烧杯中水的深度h2.
2•小红的妈妈有一只翠玉手镯,她想知道手镯的密度。
现在只有如下器材:
一个水槽和足量的水、细线、刻度尺、一个正方体木块。
请你按照下面的实验设计思路,把实验步骤补充完整,并利用测量中的表示符号和水的密度P水,写出测量翠玉手镯密度的数学表达式。
实验步骤:
1水槽中装入适量水,将木块放入水槽中,用刻度尺测出木块下表面到水面的距离hi;
2将手镯放于木块上,如图所示,用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h2;
3。
翠玉手镯密度的数学表达式:
P=。
3.如图,小明自制土密度计并测定盐水的密度.
实验器材:
刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水.
1
实验步骤:
*1
①在竹筷的一端缠上适量细铅丝,制成土密度计.k
‘1
②用刻度尺测出竹筷的长度L.
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—
③把土密度计放入盛水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度
■■.』
H——J
H»"■■■■■
hi(如图所示).
④.
请将上面实验步骤补充完整并回答下列问题:
(卩水=1.0g/cm3)
(1)竹筷一端缠上铅丝,是为了.
(2)密度计是利用条件工作的.被测液体的密度越大,密度计排开液体的体
积(选填越小”或越大”.
(3)被测盐水的密度表达式:
p盐水=.(不计铅丝体积)
(4)小明计算得出盐水的密度为1.05g/cm3,已知烧杯中盐水的体积为400cm3,盐
的密度为2.6g/cm3,则盐水中含盐g.(盐放入水中溶解后,盐和水的总体积
不变)
参考答案
、判断液面升降上升;下降;不变
5、沉底下降
1、小于上升2、下降C3、不变上升下降4、不变
检测:
1、
(1)A
(2)ABD2、下降5N减小3N
二、液面升降的定量计算
1、V排=SAhV排’=S△h
△V水=SAh1,
△h2=^
S-So
2、V排=S0h
△V水=(S-S0)hh水=
h°
水
练习:
2
1.
(1)8x10
Pa;
(2)8N;(3)0.6kg
【解析】
试题分析:
(1)
正方体物块的底面积为:
S=10cmx10cm=100cnf,容器中水的深度是
h=V/S=400cm3/(150cni-100cm2)=8cm,水对容器底部的压强是p=p水
332
gh=1.0x10kg/mx10N/kgX0.08m=8X10Pa;
(2)物块排开水的体积是V排=Sh=100cm2x8cm=800cnm,物块受到水的浮力是:
33-43
F浮=p水V排g=1.0x10kg/mx10N/kgx8x10m=8N
23
(3)再次注入水的体积是V*=S容(h1-h)=150cmx(12cm-8cm)=600cm,由p=m/V可得:
再次注入水的质量m=p水V水=1.0x103kg/m3x600x10-6吊=0.6kg。
2.1)此时木块所受的浮力是200N
⑵绳子的拉力是80N;
(3)剪断绳子,木块静止后,容器底所受压强改变了800Pa。
【解析】
试题分析:
(1)木块所受的浮力
F浮水gV排1.0103kg/.m310N/kg0.02m3200N;
333
⑵木块的质量mV0.6x10kg/mx0.02m=12kg
木块受到的重力G=mg=12kx10N/kg=120N
绳子的拉力F=F浮-G=200N-120N=80N;
⑶剪断绳子,木块静止后,木块处于漂浮状态,此时受到的浮力匸浮=G=120N
此时木块排开水的体积V排
水g
120N
1103kg/m310N/kg
0.012m
木块排开水的体积减少了
33
0.02m-0.012m=0.008m
8000cm小
液面下降的深度为-8cm=0.08m
1000cm2
容器底所受压强改变了厶p=pgh=1.0x10kg/mx10N/kgX0.08m=800Pa考点:
浮力和压强的计算
3•解:
⑴•••木块漂浮,
二F浮=6木=卩木gV木=0.6x103kg/m3x10N/kgx10-3m3=6N(1分)
6N
33
10kg/m10N/kg
-4八
=6x10m3
(1分)V露=V
木一V排=10-3m3-6x10-4m3=4X10-4m3(1分)
(2)当F拉=3N时,F,浮=G木=6N=3N=9N-(1分)
水g
9N
33
10kg/m10N/kg
-4八
=9x10m3
(1分)
(3)•••木块再次漂浮,
排=2排=6x10-4m3(1分)
△
由
排v7/排所以水面下降3
hV排310m-2
h===1.5x10m
S2102m2
(1分)
(1分)
P=p木g△h=1.0x103kg/m3x10N/kgx1.5x10-2m=150Pa…
V
4.
(1)此时容器底部受到的水的压强为2x103Pa;
.33
排
(2)木块A的密度为0.4x10kg/m;
排=9)此时弹簧对木块-4mA•的作用力…F1是……•容器底部受到水的压强变化了900Pa.
【解析】
试题分析:
(1)容器底部受到水的压强
p=p水gh=1x103kg/m3x10N/kgx0.2m=2x103Pa;
(2)弹簧恰好处于自然状态时没有发生形变
F浮=G
p水gV排=p木gV木
»33
P木二一p水kg/m;
5
(3)木块A刚好完全浸没水中
Fi=F浮—G=p水gV—p木gV
33—3333一33
=1X10kg/mx10N/kgx10m—0.4x10kg/mx10N/kgx10m=6N;
△h=Mx10cm+3cm=9cm=0.09m
5
33
△p=p水g^h=1x10kg/mx10N/kgx0.09m=900Pa
考点:
液体的压强的计算;物体的浮沉条件及其应用
点评:
此题考查了学生对液体压强的大小及其计算,密度的计算,浮力的计算等,此题中还有弹簧对木块的拉力,总之,此题比较复杂,稍有疏忽,就可能出错,因此是一道易错题•要求同学们审题时要认真、仔细
5.
(1)0.45N;
(2)0.035N
【解析】
试题分析:
(1)冰块(含空心铝球)完全浸没时受到的浮力:
F浮=p水gV排=1.0x103kg/m3x10N/kgx45x10—6m=0.45N;
由于冰块(含空心铝球)处于悬浮,则冰块(含空心铝球)重力G=F浮=0.45N;
(2)冰的体积V=V排-V^=45cm—10cni=35cm3=35x106卅,由p=m/V和G=mg得冰的重力:
33—63
G=mgp冰Vg=0.9x10kg/mx10N/kgx35x10m=0.315N;空心铝球的重力:
G<=G-G
冰=0.45N—0.315N=0.135N;由于空心铝球沉在底部,则受到的浮力:
33—63
F浮=p水§2排=卩水gV铝=1.0x10kg/mx10N/kgx10x10m=0.1N;
对水槽底部的压力:
F=G-F浮=0.135N—0.1N=0.035N。
【考点定位】物体的浮沉条件及其应用;浮力大小的计算
332
18.
(1)6cm
(2)0.6x10kg/m(3)0.1m
【解析】
3
试题分析:
(1)当加入的水m水=3kg时,p水=0.6x10Pa,
(2)由于物体M刚好漂浮且露出水面的高度为4cm,则物体M的高度H=h+h露
=6cm+4cm=10cm
由漂浮条件可知:
F浮=G即:
p水V排g=p物V物g,贝Up水Sh浸g=p物SHg
h浸6cm
所以物一水1103kg/m30.6103kg/m3;
H10cm
(3)由于加入的水等于7kg与3kg时压强分别为1.0x103Pa、0.6x103Pa,
得:
FGGmg(7kg3kg)10N/kg2
得:
p…S330.1m
SSPP1.0103Pa0.6103Pa
【考点定位】液体压强浮力压强计算
6.①△p容=0;②F浮=卩水gV排=p水gV球=1.0X10千克/米X9.8牛/千克
(33
X0.2X10(米=1.96牛,△F水=G球一F浮=1.6千克X9.8牛/千克一1.96牛=13.72牛,△p*=△F水/S=13.72牛/2X10(2米2=686帕。
【解析】
试题分析:
①金属球从盆中拿出前,容器对水平地面的压力等于容器、容器内的水、
小盆和金属球的重力之和,金属球从盆中拿出并放入少水槽后,容器对水平地面的压力也等于容器、容器内的水、小盆和金属球的重力之和,故压力不变,受力面积不变,
所以容器对水平地面压强压强不变,变化量厶p容=0。
②由题意知:
前后水对水槽底
部的压力变化量的大小等于小球的重力减去小球浸没时受到的浮力。
而F浮=卩水gV
33(33
排=P水gV球=1.0X10kg/mX9.8N/kgX0.2X10(m=1.96N,压力的变化量厶F水=G球一F浮=1.6kgX9.8N/kg—1.96N=13.72N,压强的变化量△p*=△F水
/S=13.72N/2X10(2m2=686Pa。
考点:
压强与浮力的综合计算
3333
7.
(1)2.4X103kg/m3
(2)0.8X103Kg/m3(3)16cm
【解析】
试题分析:
(1)由乙、丙图可知
23-43
V石=S(h2—h3)=50cm(12cm-10cm)=100cm=10-m1分
m石=6石/g=2.4N/10N/kg=0.24kg=240g1分
3333
p石=m石N石=240g/100cm=2.4g/cm=2.4X10kg/m1分
(2)乙图时F石浮=G石一F支=2.4N—1.6N=0.8N2分
F石浮=p液gV石=0.8N
-4333
p液=f石浮/gV石=0.8N/(10N/kgX10-m)=0.8X10Kg/m1分
(3)甲图时石块和木块受到的总浮力为:
F浮总=G石+G木
乙图时石块和木块受到的总浮力为:
F浮总=G石一F支+G木
则厶F浮总=F浮总—F浮总=F支=1.6N2分
p液gSh'=1.6N
33-43
h=1.6N/(p液gS)=1.6N/(0.8X10Kg/mX10N/kgX50X10m)=0.04m=4cm/•h1=h2+h'=12cm+4cm=16cm1分
考点:
密度的计算;浮力大小的计算.
点评:
本题考查了学生分析获得所给图中信息,利用浮沉条件和密度公式解决问题的能力,要求灵活选用公式,求出液体密度是本题的关键,属于难题。
8.
【幫畜】第:
[1〉讨匡作的重占舟別汩竖直向上和吳匡向T的方向匡杲芾箭头的红段,弄用石合F譯审G.J表不,如下囹舶示:
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<2)秤盘中未放柳协时,浮俸在出中漂浮,则育
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⑪水斗 训"水V水弓^3-DO2>P水Lm苔;.八锁陥収依氏里m与俘怡引副汕泯人小口电寰h二日E勺尢手汕为工=3|「1K;h-h: .;4 a世期前应在外筒中至少加入水的质里砖(p: -uo2IQ卞L0・ 9. (1)30N; (2)26N;(3)0.3m 【解析】 试题分析: ⑴•••浮筒浸没时V排=V=3X10-301 •••浮筒受到水的浮力为: F浮=卩水•g•V排=1.0x103kg/m3x10N/kgx3X10-3mi=30N(3 分) ⑵: 对浮筒P进行受力分析可知,细线对浮筒的拉力为: F=F浮-Gi=30N-0.4kgx10N/kg=26N(2分) ⑶: 对盖板进行受力分析可知,当盖板被拉开的瞬间盖板受到水的压力为: F压=F—G=26N-0.2kgx10N/kg=24N(1分) 323 此时盖板受到水的压强为: P2=F压/S2=24N/8x10-m=3X10pa(1分) 水箱中水的深度为: 333 h=p2/p水g=3x10pa/1.0x10kg/mx10N/kg=0.3m(2分) 考点: 浮力大小的计算;力的合成与应用;阿基米德原理. 点评: 本题考查了学生对阿基米德原理、液体
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