专题26 压强、浮力综合分析和计算(解析板)
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专题26 压强、浮力综合分析和计算
考点透视
压强与浮力综合在近几年中考中出现的频率越来越高,而不再是单纯的考查压强或浮力。
压强与浮力的结合很好的浮力与压强知识,还能把压强与压力变化、浮力变化一起考查,涉及到物体密度、液体密度、物体的状态等知识,综合性强,难度大。
迷津点拨与点对点讲练
一、压强、浮力综合分析:
1、三个相同的容器中装有甲、乙、丙三种不同液体,相同物体A、B、C 放入后(液体不溢出),液面等高:
说明
浮力关系F A<F B=F C甲沉底,F甲<G A,乙悬浮,F乙=G B,
丙漂浮F丙=G C,G A=G B=G C 液体的密度关系ρ甲<ρ乙<ρ丙F A<F B,V A排=V B排,所以ρ甲<ρ乙;
F B=F C,V B排>V C排,所以ρ乙<ρ丙
液体对容器底的压强关系p甲<p乙<p丙h甲=h乙=h丙,ρ甲<ρ乙<ρ丙,
所以p甲<p乙<p丙液体对容器底的压力关系F甲<F乙<F丙S甲=S乙=S丙,p乙<p丙,所以F甲
<F乙<F丙
容器对桌面的压力关系F甲′<F乙′<F丙′G B=G C,G甲<G乙<G丙,所以F甲′
<F乙′<F丙′容器对桌面的压强关系p甲′<p乙′<p丙′S甲=S乙=S丙,F甲′<F乙′<F丙′,
所以p甲′<p乙′<p丙′
例题1 (2021内蒙古鄂尔多斯)水平桌面上,完全相同的甲、乙、丙容器中装有三种不同液体,将同一实心小球放入容器中,静止时三容器中液面相平,如图所示。
下列说法正确的是()
A.小球所受的浮力 F浮甲=F浮乙<F浮丙B.三种液体密度的关系ρ乙<ρ甲=ρ丙C.液体对容器底的压强 p乙<p甲<p丙D.桌面所受的压力 F压甲<F压乙< F压丙
【答案】C。
【解析】根据图示可知,小球在甲、乙、丙三种液体中分别悬浮、沉底、漂浮,所以小球受到的浮力分别为F浮甲=G、ρ甲=ρ; F浮乙<G、ρ乙<ρ;F浮丙=G,ρ丙>ρ,同一实心小球,重力不变,密度不变,所以小球受到的浮力F浮甲=F浮丙>F浮乙,ρ乙<ρ甲<ρ丙,A、B错误;三容器的液面等高,根据p=ρ液gh可知,液体对容器底的压强p乙<p甲<p丙,C正确;甲、乙、丙三个容器完全相同,三容器液面相平,由图知液体的体积V甲=V乙<V丙,因为液体的密度关系为ρ乙<ρ甲<ρ丙,所以由m=ρV可知,三容器内液体的质量m乙<m甲<m丙,由G=mg 可知液体的重力G乙液<G甲液<G丙液,则容器及容器内液体和物体的总重力G乙<G甲<G丙,桌面所受的压力F压乙<F压甲< F压丙,D错误。
故选C。
【点拨】同一个物体在不同液体中,物体越靠上,液体密度越大。
对点练:(2020河池)水平桌面上两个相同的烧杯中分别装有甲、乙两种不同液体,将两个不同材料制成的正方体A、B(V A<V B)分别放入两种液体中,静止后如图所示。
下列说法正确的是()
A.甲液体的密度较大 B.甲液体对容器底的压力较小
C.甲液体中的物体所受的浮力较大 D.两种液体对容器底的压强相等
【答案】B。
【解析】由图可知,正方体A、B在甲、乙两种液体中均为漂浮,根据漂浮条件知,它们在甲、乙两种液体中受到的浮力相等,已知V A<V B,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排得,ρ甲<ρ乙,A、B均错误;已知两杯中液面相平,根据公式p=ρgh得,p甲<p乙,又因为 F =pS,因为烧杯一样,故S相等,所以,F甲<F乙,B正确,D错误。
故选B。
2、三个体积相同,密度不同物体甲、乙、丙放入同种液体后,液面等高(容器质量忽略不计):
说明
物体的密度关系ρ甲>ρ乙>ρ丙甲沉底,ρ甲>ρ液,乙悬浮ρ乙=ρ液,丙漂浮,ρ丙<ρ液,故ρ甲>ρ乙>ρ丙
物体排开液体体积V排甲=V排乙>V排丙由图可以读出
关系
物体受到的浮力关
系
F浮甲=F浮乙>F浮丙ρ液相同,V排甲=V排乙>V排丙
物体质量关系m甲>m乙>m丙
甲沉底,F浮甲<G甲,乙悬浮F浮乙=G乙,丙
漂浮,F浮丙=G丙,由于F浮甲=F浮乙>F浮丙,故
m甲>m乙>m丙
烧杯中的液体对烧
杯底的压强关系
p
甲
=p
乙
=p
丙
h甲=h乙=h丙,液体密度相同,
故p
甲
=p
乙
=p
丙
烧杯中的液体对烧
杯底的压力关系
F
甲
=F
乙
=F
丙
p
甲
=p
乙
=p
丙,S容相等,故
F
甲
=F
乙
=F
丙
烧杯中液体质量的
关系
m甲液=m乙液<m丙液V甲液=V乙液<V丙液,故m甲液=m乙液<m丙液
烧杯对桌面的压力
大小关系
F
甲
′>F
丙
′=F
乙
′
m甲>m乙>m丙,m甲液=m乙液<m丙液,故F甲′> F
乙
′;F乙′=G乙液+m乙g= G乙液+F浮乙= G乙液
+G乙排液=G乙液总;F丙′=G丙液+m丙g= G丙液+F
浮丙= G丙液+G丙排液=G丙液总,而由于乙、丙容
器内水面相平,则乙、丙容器内水和物体
的总重相等,故F
丙
′=F
乙
′
烧杯底部对桌面的
压强大小关系
p
甲
′>p
丙
′=p
丙
′
由于F
甲
′>F
丙
′=F
乙
′,S
容相等,故
p
甲
′>p
丙
′=p
丙
′
如图所示,将体积相同的A、B两个实心小球分别放入甲、乙烧杯中,当小球静止时液面刚好相平。
则下列判断正确的是()
A.A、B两小球排开液体的质量相等
B.小球B的密度可能大于小球A的密度
C.甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强
D.甲杯底受到的液体压强大于乙杯底所受液体压强
【答案】C。
【解析】因为是体积相同的A、B两个实心小球,从图中可知,A小球排开液体的体积更多,
因是同种液体,由m=ρV可知,A小球排开液体的质量大于B小球排开液体的质量,A错误;根据沉浮条件可知,A小球悬浮在液体中,则A球的密度等于液体的密度,B球漂浮在液体中,则B球的密度小于液体的密度,故B球的密度小于A球的密度,B错误;悬浮和漂浮的物体受到的浮力等于排开液体的重力等于小球的重力,且甲乙烧杯中液面相同,可知此时甲
杯对桌面的压力等于乙杯对桌面的压力,由
F
p
S
=可知,此时甲杯对桌面的压强等于乙杯
对桌面的压强,C正确;同种液体,液面相平,故液体深度相同,由p=ρgh可知,甲杯底受到的液体压强等于乙杯底所受液体压强,D错误。
故选C。
【点拨】容器对桌面的压力:F=G剩液+G容+G物,当物体漂浮或悬浮时,F=G剩液+G容+G物= G剩液+G容+F浮=G剩液+G容+G排液=G容+G原液,即物体放入液体中后,容器对桌面的压力不变。
对点练:(2019鄂州)如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。
下列说法正确的是()
A. 物体受到的浮力大小关系为F A>F B>F C
B. 三个物体的密度大小关系为ρA>ρB>ρC
C. 容器底部受到水的压力大小关系为F甲>F乙>F丙
D. 容器对桌面的压强大小关系为P甲=P乙=P丙
【答案】D。
【解析】由图可知,A、B、C三个正方体排开水的体积关系为V A排<V B排<V C排,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小关系为F A<F B<F C, A错误;由图可知,A和B处于漂浮,C处于悬浮,则由浮沉条件可知,G A=F A,G B=F B,G C=F C,由于F A<F B<F C,所以G A<G B<G C;由于正方
体A、B、C的体积相同,所以根据
m G
V Vg
ρ==可知,物体密度的大小关系为ρ
A
<ρB<ρC,B
错误;由图可知三个完全相同的容器内水的深度相同,由p=ρgh可知液体底部压强关系是p甲=p乙=p丙,三个容器的底面积相同,根据F=pS可求容器底部受到水的压力大小关系为F甲=F乙=F丙,C错误;因正方体分别处于漂浮或悬浮状态,则浮力等于自身重力,由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,即说明容器中正方体的重力等于正方体排开水的重力,即可以理解为,容器中正方体的重力补充了它排开的水的重力,能看出三个容
器内总重力相等;由于容器相同,所以三个容器对桌面的压力关系为F甲=F乙=F丙,根据
F p
S =
可知,容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙,故D正确。
故选D。
3、不同容器底受到的压力、压强及对支持面的压力、压强的比较:
示意图
容器底受到液体的压强p=ρ液gh
容器底受到液体的压力F=pS=ρ液ghS=G柱
Sh<V液
F<G液
Sh=V液
F=G液
Sh>V液
F>G液
对支持面的压力F′=G液+G容
对支持面的压强'
'
F
p
S
=
内部分别注入甲、乙两种液体。
将体积相同的两个实心物体M、N分别放入两种液体中,物体静止在如图所示的位置,此时两种液体对容器底部的压力相等。
下列说法中正确的是()
A.两物体的密度ρM>ρN
B.物体M下表面受到的液体压力大于N下表面受到的液体压力
C.若将乙液体倒入甲液体中,物体M将上浮
D.取出M、N后,两容器对桌面压强的变化量分别为Δp1、Δp2,则Δp1>Δp2
【答案】ABD。
【解析】由题意可知,两液体对容器底部的压力相等,且两容器的底面积相等,故由
F
p
S
=
可知,两液体对容器底部的压强相等,由图中可知,乙中液体深度大于甲中液体深度,故由p=ρgh可知,甲液体密度小于乙液体密度,且M在甲中悬浮而N在乙中漂浮,故由物体的浮沉条件可知,M的密度等于甲的密度,N的密度小于乙的密度,故可知,M的密度大于N 的密度,A正确;由A中分析可知,M的密度大于N的密度,且两物体的体积相同,故由m=ρV可知,M的质量大于N的质量,由G=mg可知,M的重力大于N的重力,由受力分析可知,两物体所受浮力均等于自身重力,故可知M所受浮力大于N所受浮力,由浮力的产生条件可知,物体M下表面受到的液体压力大于N下表面受到的液体压力,B正确;若将乙液体倒入甲液体中,则混合后的液体密度小于甲液体的密度,则此时M的密度将大于混合液体的密度,故由物体的浮沉条件可知,物体M将下沉,C错误;由受力分析可知,取出M、N后,两容器对桌面压力的变化量等于M、N自身重力的大小,由B中分析可知,M的重力大于N的重力,故甲容器对桌面压力的变化量大于乙容器对桌面压力的变化量,且两容器的底面积相同,
故由
F
p
S
=可知,甲容器对桌面压强的变化量大于乙容器对桌面压强的变化量,D正确。
故选ABD。
【点拨】对于密度的比较可以从浮沉状态判断;对于判断物体的浮沉状态除了比较物体的密度和液体的密度之外,还可以比较物体的重力和浮力的大小;液体的压强、压力先考虑压强,在考虑压力;对于固体间的压强、压力先从压力入手,在考虑压力变化;对于液体压强、压力的变化看液面的变化;对于固体的压力、压强变化看压力的变化量和面积的变化。
对点练:(2021湖南永州)如图所示,底面积相同的甲、乙两个容器放在水平桌面上,容器内的水面相平。
现将a、b两个体积相同的实心物体分别放入甲、乙两个容器内,静止时a 沉在甲容器底部,b悬浮在乙容器的水中。
下列说法正确的是()
A.a、b两物体的密度ρa=ρb
B.a、b两物体的质量m a<m b
C.a、b两物体所受的浮力F a>F b
D.放入a、b两物体后,甲、乙容器底部所受水的压强p甲>p乙
【答案】D。
【解析】a沉在甲容器底部,则ρa>ρ水,b悬浮在乙容器的水中,则ρb=ρ水,所以ρa>ρb,a和b体积相同,由m=ρV可知m a>m b,A、B错误;a沉在甲容器底部,b悬浮在水中,它们排开水的体积等于它自身的体积,它们的体积相同,所以它们排开水的体积相同,根据F浮=ρ水gV排可知它们的浮力相同,即F a=F b,C错误;放入a、b两物体后,它们排开水的体积相同,两个容器的底面积相同,甲容器口小,乙容器口大,所以甲容器中水面较高,根据p=ρgh可知甲容器底受到水的压强较大,即p甲>p乙,D正确。
故选D。
二、压强、浮力综合计算:
1、当一个物体放入盛有液体的圆柱形容器中,物体会在液体在漂浮、悬浮、上浮、下沉或者沉底,会引起液面高低发生变化,从而使得容器底压强、压力发生变化,容器对桌面的压力、压强也跟着发生变化。
(S表示容器的底面积)
漂浮悬浮上浮下沉沉底
V排与V物的关系V物=V排+V露V排=V物
ρ液与ρ物的关系ρ液>ρ物ρ液=ρ物ρ液>ρ物ρ液<ρ物ρ液<ρ物F浮与G物的关系F浮=G物F浮=G物F浮>G物F浮<G物F浮<G物
液体对容器底的压力F=F浮+G液
液体对容器底的压强
+
F G
F
p
S S
==浮液
p=ρgh
=ρg(+V V S
液浸入液体体积)
p=ρgh=ρg(+V V S
液排)=ρg(+V V S
液物)
容器对桌面的压力 F ′=G 液+G 物+G 容 容器对桌面的压强
++''G G G F p S S
=
=液物容 簧测力计的示数F 为20N ,物块的边长为0.1m 。
A 、B 两容器分别装有等高的水和酒精,容器液面高度比物块边长高,如图乙、丙所示。
现将物块先后缓慢浸入 A 、B 两容器的液体中,当物块刚好浸没时,A 、B 两容器中弹簧测力计示数分别为F 1和F 2,且F 1:F 2=5:6 (g 取10N/kg )求: (1)物块的质量;
(2)物块浸没在水中时所受浮力大小; (3)酒精的密度;
(4)已知A 容器底面积为B 容器底面积的2.5倍。
若物块浸没到水中后,水面升高了2cm ,此时水对容器底部的压强为1.7×103Pa ,则物块浸没到酒精中时,酒精对B 容器底部的压强。
【答案】(1)2kg (2)10N (3)0.8×103kg/m 3 (4)1600Pa 。
【解析】(1)物块的质量20N
=2kg 10N/kg
G m g =
=物物; (2)物体的体积为V 物=(0.1m )3
=10-3m 3
,物块浸没在水中时所受浮力大小F 浮A
=ρ水gV
排
=1×103
kg/m 3
×10N /kg×1×10-3m 3
=10N ;
(3)A 中弹簧测力计的示数为F 1=G 物-F 浮A =20N-10N=10N ,根据且F 1:F 2=5:6,可知,
122
510N =6F F F =,可求出F 2=12N ,那么物体在酒精中的浮力为F 浮B
=G 物-F 2 =20N-12N=8N ,那
么酒精的密度为-33
33=0.81=
0kg/m 180N/0kg
N 11m F V g ρ⨯=⨯⨯浮酒精排; (4)水面升高了2cm ,则A 容器的底面积为-33
2A -2
A 110m ==0.05m 210m
V S h ⨯=∆⨯物,水对容器底部的
压强为1.7×103
Pa ,说明此时的水面的高度为3A 331.710Pa
=
0.17m 110kg /m 10N/kg
p
h g ρ⨯==⨯⨯液,则水面没有放物体
前的高度为h 0=h A -Δh=0.17m-0.02m=0.15m ,B 容器的底面积为22
A B 0.05m ==0.02m 2.5 2.5
S S =,则物块浸没到酒精中时,酒精液面升高了-33B 2B 110m =
=0.05m 0.02m V h S ⨯∆=物,此时酒精液面的高度为h B =h 0+Δh=0.15m+0.05m=0.2m ,酒精对B 容器底部的压强p B =ρ酒精gh B =0.8×103kg/m 3×10N /kg×0.2m=1600Pa 。
【点拨】液体对容器底变化的压强Δp ,关键求出液面的深度变化Δh ,通常V h S ∆=排
容,变
化的压强V F p g h g S S ρρ∆∆=∆==排浮
容容
;由于物体间作用是相互的,所以物体放入液体中后,无论物体处于何种状态,容器对接触面的压力的增加量ΔF=G 物或ΔF=G 物-F 浮。
对点练:(2021湖北武汉)如图所示,弹簧测力计下悬挂着不吸水的圆柱体,圆柱体质量为180g 。
不计厚度的平底容器置于水平桌面上,质量为100g ,底面积为50cm 2,高为8cm ,容器内盛有质量为350g 的水。
当圆柱体浸入水中静止时,圆柱体未接触容器,弹簧测力计示数为1.4N ,此时容器对水平桌面的压强是( )
A .7.8×102Pa
B .8.0×102Pa
C .9.8×102Pa
D .1.18×103Pa
【答案】C 。
【解析】圆柱体的重力G=m 圆柱体g =0.18kg×10N/kg=1.8N,圆柱体浸入水中时,受到的浮力 F 浮=G-F 示=1.8N-1.4N=0.4N ,此时,容器对水平桌面的压力F=F 浮+G 水+G 容器
=F 浮+m
水
g+m
容器
g =0.4N+0.350kg×10N/kg+0.1kg×10N/kg=4.9N ,对水平桌面的
压强
2
42
10Pa 10m 4.9N 980Pa 9.850F p S -=
==⨯=⨯,C 正确。
故选C 。
2、外力影响物体状态:
状态说明 绳子、弹簧或物体对物体的拉力
物体在测力计、绳子的
B 对A 的压力使得物
阻碍了物体向上运动,使得物体静止
拉力作用下,不再下沉,使得物体静止
体A 浸入体积增大,浮力增大
处理方法 对被研究的物体受力分析,根据平衡状态列平衡关系式
受力分析
平衡式 F 浮=G+F 拉
F 浮=G-F 拉 F 浮=G+F 压
技巧
增大的浮力等于拉力
增大的浮力等于压力
水中后,A 刚好完全漫没入水中,细线被拉直。
已知A 重6N ,B 受到的浮力为8N ,A 、B 密度之比为3:5,以下说法中不正确的是( )(ρ水=1.0×103kg/m 3)
A .
B 受到的重力为10N B .细线对A 的拉力为1N
C .A 的密度为0.75×103kg/m 3
D .B 对容器底部的压力为零
【答案】B 。
【解析】A 重6N ,B 受到的浮力为8N ,因为A 、B 体积相同,所以受到的浮力相同,A 受的
浮力F A =8N ;A 、B 密度之比为3:5可知,A A A
B B B B
6N 3
5m G m G G ρρ====,解得G B =10N ,A 正确;细
线对A 的拉力F=F A -G A =8N-6N=2N ,B 错误;A 的体积43A
A 338N
810m 110kg/m 10N/
kg F V g ρ-===⨯⨯⨯,
A 的密度为33A A A 43
A A 60.7510kg/m 810m 10N/kg
m G N
V V g ρ-=
===⨯⨯⨯,C 正确;G B =10N ,B 受到的浮力为8N ,细线的拉力为2N ,故B 对容器底部的压力为0,D 正确。
故选B 。
【点拨】对于两个物体(或物体的一部分)浸在液体中,有时可以两个物体看出一个“整体”,对其进行受力分析,往往可以快速求解一些问题,然后再利用“隔离法”对某一个物体进行分析,求解物体间(或绳子、弹簧等连接物)之间的力。
对点练:(2020贵港)如图甲所示,柱形薄壁容器的底面积为500cm 2
,内装深度大于10cm 的某种液体。
物体C 是一个体积为1000cm 3的均匀正方体,质量为600g ,在液体中静止时,有
2
5
体积露出液面。
另有A 、B 两个实心长方体,其中A 的重力为2N ,B 的重力为5.4N ,体积为200cm 3,底面积为50cm 3。
(g=10N/kg )求:
(1)物体C 受到的重力是多少? (2)液体的密度是多少?
(3)把A 单独放在物体C 上表面中心位置,物体C 静止时如图乙所示。
放置物体A 前后,容器底受到液体压强的变化量是多少?(此过程中液体没有溢出)
(4)把B 单独放在物体C 上表面中心位置,当物体C 静止时,物体B 对物体C 的压强是多少?
【答案】(1)6N (2)1×103
kg/m 3
(3)40Pa (4)800Pa 。
【解析】(1)物体C 的重力G C =m C g=0.6kg×10N/kg=6N; (2)物体C 在液体中静止时,有
2
5
体积露出液面,处于漂浮状态,物体C 受到的浮力F 浮= G C =6N ,物体C 排开液体的体积V 排=V C -25V C =35V C =35
×1000cm 3=600cm 3
,由阿基米德原理得到液体的密度33-63
6N
=
==110kg/m 10N/kg 60010m
F gV ρ⨯⨯⨯浮排; (3)把A 单独放在物体C 上表面中心位置,物体C 静止时,AC 整体处于漂浮,C 受到的浮力F 浮′=
G A +G C =2N+6N=8N ,物体C 排开液体的体积34333
8N
==110kg 1080m 800c /m 1N/kg
m F V g ρ-''=⨯⨯⨯=浮排,液面升高的高度33
2
-800cm -600cm =0.4cm 500cm
V V h S '∆=
=排排,容器底受到液体压强的变化量Δp= ρgΔh=1×103kg/m 3×10N/kg×0.4×10-2m=40Pa ;
(4)把B 单独放在物体C 上表面中心位置,当物体C 静止时,B 、C 整体处于漂浮状态,C 受到的浮力F 浮′′=G B +G C =5.4N+6N=11.4N ,物体C 排开液体的体积3
311.4N
=
110kg/m 10N/kg
F V g ρ''''=⨯⨯浮排=11.4×10-4m 3=1140cm 3,物体C 的体积V C =1000cm 3,由于V 排′′>V C ,物体B 浸入水中的体
积V B 排=V 排′′-V C =1140cm 3-1000cm 3=140cm 3
,
物体B 受到的浮力F 浮B =ρgV B =1×103kg/m 3×10 N/kg×140×10-6m 3
=1.4N ,物体B 对C 的压力F B =G B -F 浮B =5.4N-1.4N=4N ,物体B 对物体C 的压强B -42
B 4N
501a 00m 80P F p S =
==⨯。
1、(2021福建)如图,将一边长为10 cm 的正方体木块放入装有某液体的圆柱形容器中,
点对点提高训练
木块静止时露出液面的高度为2 cm ,液面比放入前升高1 cm ,容器底部受到液体的压强变化了80 Pa ,则木块底部受到液体压强为______Pa ,木块受到的浮力为______N 。
【答案】640 6.4。
【解析】木块放入液体后,液面升高的高度Δh=1cm=0.01m ,容器底部受到液体的压强变化Δp=80Pa ,由p=ρgh 可知,液体密度380Pa 10N k .==8g 01=00k m 0g m
p g h ρ⨯∆∆液,木块边长10cm ,静止时露出液面的高度为2cm ,所以木块底浸在液体中的深度h=10cm-2cm=8cm=0.08m ,木块底部受到液体压强p=ρgh=0.8×103kg/m 3×10N/kg ×0.08m=640Pa ;木块排开的液体的体积V 排=10cm×10cm×8cm=800cm 3=8×10-4m 3,木块受到的浮力F 浮=ρ液gV 排=0.8×103kg/m 3
×10N/kg ×8×10-4m 3=6.4N 。
2、(2021广东)小明看到清淤作业人员正在将水塘底部的淤泥搬运到船上。
他想:水面高度会变化吗?于是进行了探究:首先,将石块a 和不吸水的木块b 置于装有水的烧杯中,如图所示;然后,将石块a 从水中拿出并轻轻放在木块b 上,它们处于漂浮状态,则水面高度将( )
A .下降
B .上升
C .不变
D .无法判断
【答案】B 。
【解析】有石块a 和不吸水的木块b ,石块a 沉在水底,浮力小于重力,不吸水的木块b 漂在水面,浮力等于重力,此时总浮力F 1<G 石+G 木,将石块a 放在木块b 上后,ab 一起漂浮,总浮力等于总重力,即F 2=G 石+G 木,因此F 2>F 1,而浮力越大,排开液体体积越大,水面越高,因此水面会上升,B 正确。
故选B 。
3、(2021山东德州)水平桌面上有甲、乙两个相同容器,分别装有密度不同的食盐水,将两个完全相同的小球分别放入两容器中,小球静止时,两容器液面相平(如图所示),若甲、乙两容器中食盐水的密度分别为ρ1、ρ2,两小球在甲、乙两容器中受到的浮力分别为F 1、F 2。
下列说法正确是( )
A.F1<F2,ρ1>ρ2
B.甲容器底部受到食盐水的压强大于乙容器底部受到食盐水的压强
C.甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力
D.若将乙容器中的食盐水及小球倒入甲容器中,充分混合后两小球均沉底
【答案】D。
【解析】由图知甲容器中小球沉底,乙容器中小球悬浮,所以F1<G球,F2=G球,故F1<F2,根据F浮=ρ液gV排知,F1=ρ1gV球,F2=ρ2gV球,ρ1gV球<ρ2gV球,所以ρ1<ρ2,A错误;两容器中液面相平,由A知ρ1<ρ2,所以根据p=ρgh可知,容器底受到液体的压强关系为p甲<p乙,,B错误;由于两球都处于完全浸没状态,排开液体的体积相同;由于液面相平,液体和球的总体积相同,所以甲、乙中盐水的体积相同,且ρ1<ρ2,由G=mg=ρgV可知,甲容器内总重力较小,甲、乙两容器相同,所以甲容器对桌面的压力较小,C错误;由于ρ1<ρ2,,当将乙容器中的食盐水及小球倒入甲容器中,充分混合后,混合后盐水的密度均小于小球的密度,所以两球均沉底,D正确。
故选D。
4、(2021辽宁)(多选)如图所示, M、N是两个质量相等的正方体,V M<V N,水平桌面上两个相同的柱状容器分别装有甲、乙两种液体。
M在甲液面漂浮,N用细线吊着静止在乙液体中(细线对N有拉力),两容器液面相平,M、N露出液面的高度相同。
下列说法正确的是()
A.M受到的浮力大于N受到的浮力
B.甲液体的密度大于乙液体的密度
C.左侧容器对桌面的压强小于右侧容器对桌面的压强
D.若剪断细线,N静止时,乙液体对容器底的压强变大
【答案】ABD。
【解析】由题可知,G M=G N,M在甲液面漂浮,根据浮沉条件,F M浮=G M,N用细线吊着静止乙液体中(细线对N有拉力),所以F N浮+F拉= G N,则F M浮>F N浮,A正确;由A可知,F M浮>F N浮,即ρ甲gV M排>ρ乙gV N排,V M<V N,M、N两个正方体露出液面的高度相同,也就是V M排<V N排,所以ρ甲>ρ乙,B正确;水平桌面上两个相同的柱状容器对桌面的压力等于它们的总重力,左侧容器受到的压力F左=G总甲=G容器+G甲液+G M,右侧容器受到的压力F右=G总乙=G容器+G乙液+G N- F拉,因为ρ甲>ρ乙,所以G甲液>G乙液,又因为G M=G N,所以G M> G N- F拉,所以F左>F右,左右容器的
底面积即对桌面的接触面积相同,根据
F
p
S
,可得左侧容器对桌面的压强大于右侧容器
对桌面的压强,C错误;若剪断细线,N要下沉,静止时,乙液面上升,即乙液体的高度增
加,根据p=ρ乙gh 可知,乙液体对容器底的压强变大,D 正确。
故选ABD 。
5、(2021辽宁锦州)(多选)底面积不同的两个容器,放在水平桌面上。
分别装入质量相等的甲、乙两种不同液体,液面相平(如图所示)。
现有两个体积相同的不同小球A 和B ,A 球放入甲液体中,B 球放入乙液体中,两球均处于悬浮状态,液体均未溢出。
下列说法中正确的是( )
A .甲液体的密度大于乙液体的密度
B .未放入小球时,甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强
C .悬浮时小球A 所受浮力大于小球B 所受浮力
D .若把小球B 放入甲液体中,静止时小球B 所受浮力等于在乙液体中所受的浮力
【答案】ACD 。
【解析】两个容器中分别装入质量相等的甲、乙两种不同液体,由图可知,液体的体积V 甲<V 乙,由m V
ρ=可知,两种液体的密度ρ甲>ρ乙,A 正确;由图可知,两种液体的深度相同,且ρ甲>ρ乙,由p=ρgh 可知,未放入小球时,甲液体对容器底的压强大于乙液体对容器底的压强,B 错误;A 球放入甲液体中,B 球放入乙液体中,两球均处于悬浮状态,排开液体的体积均等于小球各自的体积,由因为两个小球的体积相同,所以两个小球排开液体的体积相同,且ρ甲>ρ乙,由F 浮=ρ液gV 排可知,悬浮时小球A 所受浮力大于小球B 所受浮力,C 正确;B 球放入乙液体中,小球处于悬浮状态,所以浮力等于重力,且ρB =ρ乙,因为ρ甲>ρ乙,所以ρ甲>ρB ,由物体的浮沉条件可知,若把小球B 放入甲液体中,小球将处于漂浮状态,浮力等于重力,所以静止时小球B 所受浮力等于在乙液体中所受的浮力,D 正确。
故选ACD 。
6、(2021四川眉山)放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器(容器质量不计)底面积为4210m -
,将一体积为43210m -⨯的木块放入水中静止时,有15
体积露出水面,如图甲所示;用一根质量和体积不计的细线把容器底和木块底部中心连接起来,如图乙所示。
下列说法中错误..的是(10N /kg g =)( )
A .木块的密度为330.810kg /m ⨯
B .木块漂浮时排开水的质量为160g
C .浸没水中时细线对木块的拉力为0.6N
D .甲、乙两图所示情况,容器对水平桌面的压强相等
【答案】C 。
【解析】木块的浮力33434=110/m 10N /210m 1.6N 5
F gV kg kg ρ-=⨯⨯⨯⨯⨯=浮水排,木块的密度33431.6N =0.810/m 10N /210m F kg gV kg ρ-==⨯⨯⨯浮物物,A 正确;木块漂浮时排开水的重力
G 排
=F 浮=1.6N ,木块漂浮时排开水的质量为 1.6N 0.16160g 10N /G m kg g kg
====排排,B 正确;浸没水中时,木块受到重力、浮力、拉力三个力平衡,细线对木块的拉力为0.6N ,F=F 浮′-G
物=F 浮′-F 浮=1×103kg/m 3×10N/kg ×2×10-4m 3-1.6N=0.4N ,C 错误;甲、乙两图所示情况,容
器对水平桌面的压力都等于木块的重力加水的重力,容器底面积不变,故容器对水平桌面的压强相等,D 正确。
故选C 。
7、(2021四川广安)如图所示,甲、乙、丙三个完全相同的烧杯中均装有适量的水,将质地均匀,且不吸水的a 、b 两实心体分别放入甲、乙烧杯中,当a 、b 静止时,a 有五分之二的体积露出水面,b 悬浮于水中,此时两烧杯液面刚好相平。
若将b 置于a 上一起放入丙烧杯中,静止时a 的上表面刚好与液面相平,整个过程中水均未溢出,下列说法正确的是( )
A .a 的密度是0.4×103kg/m 3
B .a 、b 的重力之比为5:3
C .a 、b 的体积之比为5:2
D . b 的密度是0.8×103kg/m 3
【答案】C 。
【解析】由题意知,当a 在甲烧杯中静止时,a 有五分之二的体积露出水面,漂浮在水面上,根据阿基米德原理G=F 浮=G 排=ρ水gV 排,可得ρa gV a =ρ水gV 排,因为a 有五分之二的体积露
出水面,则排开水的体积为a a a 23(1-)==0.655
V V V V =排,a 的密度为ρa =0.6ρ水=0.6×103kg/m 3,A 错误;由图甲可得a a 35
G gV ρ=水,由图乙可知G b =ρ水gV b ,由图乙可知G a +G b =ρ水gV a ,通过上面三个式子联立可得V a :V b =5:2,进而求得G a :G b =3:2,故B 错误,C 正确;因为b 悬浮在水中,根据阿基米德原理G=F 浮=G 排=ρ水gV 排,因为b 完全浸没在水中,可得ρb gV b =ρ水gV b ,则ρb =ρ水=1.0×103kg/m 3,D 错误。
故选C 。
8、(2021山东青岛)(多选)如图所示,底面积为S 且粗细均匀的玻璃管、底厚且平,竖立于水中静止时,其浸入水中的深度为h 1;若将玻璃管竖立于液体A 中,静止时其浸入液体A 中的深度为h 2;再向玻璃管中放入一石块,静止时其浸入液体A 中的深度为h 3。
下列说法正。