浮力、电学综合提升复习资料【解析】

浮力、电学综合提升复习资料1．如图甲所示，用弹簧秤悬挂一物体，保持静止；当物体浸没在水中静止时弹簧测力计的示数如图乙所示．（g=10N/kg）求：（1）物体的质量m；（2）物体浸没在水中受到的浮力F浮；（3）物体浸没时排开水的体积V和物体的密度ρ．（4）若用细线悬挂一个体积不变的木球（ρ木=0.5g/cm3）使二者悬浮，如图丙所示．则木球的体积至少多大？2．在课外探究活动中，物理兴趣小组的同学做了如下实验（图1），将一质量为1.6kg、底面积为80cm2的圆筒形容器内装入20cm深的水，放在水平桌面上，再把一底面积为60cm2的实心圆柱体用细线栓好并悬挂在弹簧测力计下，将圆柱体从容器上方离水面某一高度处缓缓下降，然后将其逐渐浸入水中，并绘出整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的实验图象（如图2），求：（1）物体刚好浸没时受到的浮力；（2）物体刚好浸没时，容器对桌面的压强；（3）物体刚浸没时，水对物体下表面的压强？3．如图所示，甲为电路的连接情况，R1=20Ω，R2为滑动变阻器，乙为R3的I﹣U图象，电源电压保持不变．当S1闭合，S2断开时，若滑片P在a端，则电流表示数为0.6A；若滑片P在b端，则电压表示数为8V．求：（1）电源电压．（2）滑动变阻器R2的最大阻值．（3）当S1、S2均闭合，且滑片P在a端时，求电流表的示数．4．如图所示，电源电压不变，L是标有“12V，6W”的小灯泡，且其电阻不随温度变化，R1=16Ω，滑动变阻器R2的最大电阻值为24Ω，只闭合S，S2时灯L恰能正常发光．求：（1）电源电压．（2）同时闭合开关S、S1、S2且滑片P位于最下端B时，电流表的示数．（3）当闭合开关S时，电路的最小总功率和此时电压表的示数．5．如图所示，电源电压可调，灯泡L规格为“15V 45W”，且灯丝电阻不随温度变化．电流表量程为“O～O．6A”和“O～3A“，滑动变阻器的规格分别为“25Ω 2A’和“1OΩ 3A”．（1）将电源电压调到18V，闭合开关，移动P，使灯泡正常发光．求灯泡的电阻和灯泡消耗的最小功率．（2）将电源电压调到l5V，用定值电阻R0替换灯泡，P置于中点A，闭合开关，电流表指针指到满偏刻度的三分之二位置（可能重新选择了电流表量程和变阻器R）．然后将P从A移到最左端B，两表示数的I﹣U关系如图所示．通过计算判断所用变阻器的规格．6．如图甲所示，水平面上有一底面积为5.0×10﹣3m2的圆柱形薄壁容器，容器中装有质量为0.5kg的水．现将一个质量分布均匀、体积为5.0×10﹣5m3的物块（不吸水）放入容器中，物块漂浮在水面上，物块浸入水中的体积为4.0×10﹣5m3．（g取10N/kg，水的密度ρ水=1.0×103kg/m3）（1）求物块受到的浮力大小；（2）求物块的密度；（3）用力缓慢向下压物块使其恰好完全浸没在水中（水未溢出）如图乙，求此时水对容器底的压强．7．如图甲所示，一个边长为1m的正方体静止在湖底，上表面离水面深度为h．现用一根粗细和重力不计的绳子，将该物体从水底竖直向上拉，直至完全拉出水面，在整个拉动过程中物体始终保持匀速运动，拉力的大小随时间3kg/m3）求：变化的关系如图乙所示．（g=10N/kg，ρ（1）物体在露出水面前受到水的浮力是多少N？（2）物体在露出水面前受到绳子的拉力是多少N？（3）物体的密度是多少kg/m3？（4）物体在水底时，上表面受到水的压强是多少Pa？8．一带阀门的圆柱形容器，底面积是200cm2，装有12cm深的水，正方体M边长为10cm，重20N，用细绳悬挂放入水中，有的体积露出水面，如图所示，试求：（1）正方体M的密度；（2）正方体M受到的浮力以及此时水对容器底部的压强；（3）若从图示状态开始，通过阀门K缓慢放水，当容器中水面下降了2cm时，细绳刚好被拉断，则细绳能承受的最大拉力是多少？（g取10N/Kg，水的密度为1.0×103Kg/m3）．9．某同学想测量某种液体的密度，设计了如图所示的实验，已知木块的重力为1.2N，体积为200cm3，当木块静止时弹簧测力计的示数为2N，g=10N/kg，求：（1）木块受到的浮力是多少？（2）液体的密度是多少？（3）剪断细绳，木块稳定时处于什么状态，所受浮力又是多大？10．图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，使用电动机和滑轮组（图中未画出）将实心长方体A从江底竖直方向匀速吊起，图乙是钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图象．A完全离开水面后，电动机对绳的拉力F大小为6.25×103N，滑轮组的机械效率为80%，已知A的重力为2×104N，A上升的速度始终为0.1m/s．（不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流等因素的影响），求：（1）长方体A未露出水面时受到的浮力；（2）长方体A的密度；（3）长方体A完全离开水面后，在上升过程中F的功率；（4）把长方体A按图甲中的摆放方式放在岸边的水平地面上，它对地面的压强．浮力、电学综合提升复习资料参考答案与试题解析一．计算题（共5小题）1．（2016•和平区一模）如图甲所示，用弹簧秤悬挂一物体，保持静止；当物体浸没在水中静止时弹簧测力计的示数如图乙所示．（g=10N/kg）求：（1）物体的质量m；（2）物体浸没在水中受到的浮力F浮；（3）物体浸没时排开水的体积V和物体的密度ρ．（4）若用细线悬挂一个体积不变的木球（ρ木=0.5g/cm3）使二者悬浮，如图丙所示．则木球的体积至少多大？【解答】解：（1）由甲图可知，物体的质量G=6N，由G=mg可得，物体的质量：m==0.6kg；（2）物体受到的浮力：F浮=G﹣F′=6N﹣4N=2N；（3）因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以，由F浮=ρ水gV排可得，物体的体积：V=V排===2×10﹣4m3，则物体的密度：ρ===3×103kg/m3；由力的平衡条件可得：F浮+F浮′=G+G木，把F浮=ρgV排和G=mg=ρVg代入可得：F浮+ρ水gV=G+ρ木Vg，则木球的体积：V===8×10﹣4m3．答：（1）物体的质量为0.6kg；（2）物体浸没在水中受到的浮力为2N；（3）物体浸没时排开水的体积为2×10﹣4m3，物体的密度为3×103kg/m3；（4）若用细线悬挂一个体积不变的木球使二者悬浮，则木球的体积为8×10﹣4m3．2．（2016•重庆校级一模）在课外探究活动中，物理兴趣小组的同学做了如下实验（图1），将一质量为1.6kg、底面积为80cm2的圆筒形容器内装入20cm深的水，放在水平桌面上，再把一底面积为60cm2的实心圆柱体用细线栓好并悬挂在弹簧测力计下，将圆柱体从容器上方离水面某一高度处缓缓下降，然后将其逐渐浸入水中，并绘出整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的实验图象（如图2），求：（1）物体刚好浸没时受到的浮力；（2）物体刚好浸没时，容器对桌面的压强；（3）物体刚浸没时，水对物体下表面的压强？【解答】解：（1）读图象可知，物体未浸入水中时，其重力为13.6N，当达到7cm时，弹簧测力计示数保持4N 不变，说明此时已完全浸没，则所受的浮力F浮=G﹣F拉=13.6N﹣4N=9.6N，（2）由图象可知，物体实际浸没深度为7cm以下时物体已经浸没，弹簧测力计示数为4N不变，说明物体并未对容器底产生直接压力，所以，容器对水平桌面产生的压力是容器、水的重力与物体对水产生的压力之和，由于则：F容器=G容器+G水+F浮=mg+ρ水gSh+F浮=1.6kg×10N/kg+1.0×103kg/m3×10N/kg×80×10﹣4m2×0.2m+9.6N=41.6N，则容器对水平桌面的压强：p===5200Pa；（3）读图象可知，物体完全浸没，所受的浮力F浮=9.6N，根据浮力产生的原因可知：下表面受到水的向上的压力F=F浮=9.6N，下表面受到水的压强：p===1600Pa；答：（1）物体浸没在水中所受的浮力为8N；（2）物体刚好浸没时，容器对桌面的压强为5200Pa；（3）物体刚浸没时，水对物体下表面的压强为1600Pa．3．（2016•贵州）如图所示，甲为电路的连接情况，R1=20Ω，R2为滑动变阻器，乙为R3的I﹣U图象，电源电压保持不变．当S1闭合，S2断开时，若滑片P在a端，则电流表示数为0.6A；若滑片P在b端，则电压表示数为8V．求：（1）电源电压．（2）滑动变阻器R2的最大阻值．（3）当S1、S2均闭合，且滑片P在a端时，求电流表的示数．【解答】解：（1）当S1闭合，S2断开时，滑片P在a端，电路为R1的简单电路，电流表测电路中的电流，由I=可得，电源电压：U=I a R1=0.6A×20Ω=12V；（2）当S1闭合，S2断开时，滑片P在b端，R2接入电路的电阻最大，电压表测R2两端的电压，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R1两端的电压：U1=U﹣U2=12V﹣8V=4V，因串联电路中各处的电流相等，I b==，即=，解得：R2=40Ω；（3）当S1、S2均闭合，且滑片P在a端时，R1与R3并联，电流表测干路电流，由图乙可知，当R3两端的电压U3=6V时，通过的电流I3=0.3A，则R3的阻值：R3===20Ω，因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以，电路中的总电阻：R===10Ω，干路电流表的示数：I===1.2A．答：（1）电源电压为12V；（2）滑动变阻器R2的最大阻值为40Ω；（3）当S1、S2均闭合，且滑片P在a端时，电流表的示数为1.2A．4．（2016•达州）如图所示，电源电压不变，L是标有“12V，6W”的小灯泡，且其电阻不随温度变化，R1=16Ω，滑动变阻器R2的最大电阻值为24Ω，只闭合S，S2时灯L恰能正常发光．求：（1）电源电压．（2）同时闭合开关S、S1、S2且滑片P位于最下端B时，电流表的示数．（3）当闭合开关S时，电路的最小总功率和此时电压表的示数．电压，即12V；（2）同时闭合开关S、S1、S2且滑片P位于最下端B时，灯L、R1、滑动变阻器并联，并且滑动变阻器的全部阻值接入电路，电流表测得是R1与滑动变阻器两条支路的电流之和；电路的总电阻：R总===9.6Ω；电流表的示数：I===1.25A；（3）当闭合开关S时，R1、滑动变阻器以及灯泡串联；由P=可知，灯丝的阻值：R L===24Ω；电路中最小电流：I最小===0.1875A；电路的最小总功率：P=UI最小=12V×0.1875A=2.25W；由欧姆定律可知，电压表的示数：U′=I最小R L=0.1875A×24Ω=4.5V．答：（1）电源电压为12V．（2）同时闭合开关S，S1，S2且滑片P位于最下端B时，电流表的示数为1.25A．（3）当闭合开关S时，电路的最小总功率和此时电压表的示数分别为2.25W和4.5V．5．（2016•河北）如图所示，电源电压可调，灯泡L规格为“15V 45W”，且灯丝电阻不随温度变化．电流表量程为“O～O．6A”和“O～3A“，滑动变阻器的规格分别为“25Ω 2A’和“1OΩ 3A”．（1）将电源电压调到18V，闭合开关，移动P，使灯泡正常发光．求灯泡的电阻和灯泡消耗的最小功率．（2）将电源电压调到l5V，用定值电阻R0替换灯泡，P置于中点A，闭合开关，电流表指针指到满偏刻度的三分之二位置（可能重新选择了电流表量程和变阻器R）．然后将P从A移到最左端B，两表示数的I﹣U关系如图所示．通过计算判断所用变阻器的规格．【解答】解：由电路图可知，滑动变阻器R与灯泡L串联，电压表测灯泡L两端的电压，电流表测电路中的电流．（1）由P=得：R L===5Ω；由P=UI可得，灯的额定电流：I L额===3A，因串联电路中各处的电流相等，且灯泡能正常发光，所以使用滑动变阻器是“10Ω 3A”．则当滑动变阻器连入的电阻最大阻值为10Ω，电路中的电流最小，电功率最小；总电流I===1.2A，灯泡消耗的最小功率：P灯小=I2R灯=（1.2A）2×5Ω=7.2W．（2）将电源电压调到l5V，用定值电阻R0替换灯泡，当滑动变阻器P置于中点A时，根据电阻的串联和欧姆定律可得：I A=；当滑动变阻器P置于B时，滑动变阻器连入的电阻为0，则根据电阻的串联和欧姆定律可得：I B=；由图乙可知：I A=I B，即：=×；解得：R=R0；由于P置于中点A，电流表指针指到满偏刻度的三分之二位置；即I A的可能值为0.4A或2A；根据I A=I B可知：I B的可能值为0.6A或3A；所以，由I=得：R与R0可能值为：R01===25Ω；R02===5Ω；根据题干可知；滑动变阻器的规格为“25Ω 2A”．答：（1）灯泡的电阻和灯泡消耗的最小功率分别为5Ω、7.2W．（2）所用变阻器的规格为“25Ω 2A”．二．解答题（共5小题）6．（2015•潍坊）如图甲所示，水平面上有一底面积为5.0×10﹣3m2的圆柱形薄壁容器，容器中装有质量为0.5kg 的水．现将一个质量分布均匀、体积为5.0×10﹣5m3的物块（不吸水）放入容器中，物块漂浮在水面上，物块浸入水中的体积为4.0×10﹣5m3．（g取10N/kg，水的密度ρ水=1.0×103kg/m3）（1）求物块受到的浮力大小；（2）求物块的密度；（3）用力缓慢向下压物块使其恰好完全浸没在水中（水未溢出）如图乙，求此时水对容器底的压强．【解答】解：（1）已知V排=4.0×10﹣5m3，则F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣5m3=0.4N．（2）由于物块漂浮在水面上，则物块的重力G=F浮=0.4N，则质量m===0.04kg；物块的密度ρ===0.8×103kg/m3；（3）由ρ=得水的体积为V水===5×10﹣4m3，物块使其恰好完全浸没在水中，水和物块的总体积V=V水+V物=5×10﹣4m3+5×10﹣5m3=5.5×10﹣4m3则水的深度为h===0.11m，所以水对容器底的压强：p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.11m=1.1×103Pa．答：（1）物块受到的浮力大小为0.4N；（2）物块的密度为0.8×103kg/m3；（3）此时水对容器底的压强1.1×103Pa．7．（2014•遂宁）如图甲所示，一个边长为1m的正方体静止在湖底，上表面离水面深度为h．现用一根粗细和重力不计的绳子，将该物体从水底竖直向上拉，直至完全拉出水面，在整个拉动过程中物体始终保持匀速运动，拉力的大小随时间变化的关系如图乙所示．（g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）求：（1）物体在露出水面前受到水的浮力是多少N？（2）物体在露出水面前受到绳子的拉力是多少N？（3）物体的密度是多少kg/m3？（4）物体在水底时，上表面受到水的压强是多少Pa？【解答】解：（1）F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×（1m）3=104N；（2）由图象可知露出水面后绳子的拉力即物体的重力G=3×104N，当重物未露出水面时，拉力F1=G﹣F浮=3×104N﹣104N=2×104N；（3）物体的质量m===3×103kg，密度ρ===3×103kg/m3；（4）从上表面离开水面到下表面离开水面用时10s，所以运动速度：v===0.1m/s，上表面从水底上升至表面用时30s，所以物体据液面深度：h=vt=0.1m/s×30s=3m，p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa．答：（1）物体在露出水面前受到水的浮力是104N；（2）物体在露出水面前受到绳子的拉力是2×104N；（3）物体的密度是3×103kg/m3；（4）物体在水底时，上表面受到水的压强是3×104Pa．8．（2015•贵港）一带阀门的圆柱形容器，底面积是200cm2，装有12cm深的水，正方体M边长为10cm，重20N，用细绳悬挂放入水中，有的体积露出水面，如图所示，试求：（1）正方体M的密度；（2）正方体M受到的浮力以及此时水对容器底部的压强；（3）若从图示状态开始，通过阀门K缓慢放水，当容器中水面下降了2cm时，细绳刚好被拉断，则细绳能承受的最大拉力是多少？（g取10N/Kg，水的密度为1.0×103Kg/m3）．【解答】解：（1）正方体M的质量m M===2kg，体积为V M=L3=（10cm）3=1000cm3=1×10﹣3m3，所以，密度ρM===2×103kg/m3；（2）由于用细绳悬挂放入水中，有的体积露出水面，则：V排1=（1﹣）V A=×1×10﹣3m3=8×10﹣4m3，受到的浮力为：F浮1=ρ水gV排1=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N；设M放入水中后水深为h′，则有Sh′=Sh+V排1，则h′=h+=0.12m+=0.16m．此时水对容器底部的压强：p=ρ水gH′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.16m=1.6×103Pa．（3）原来石块M浸入水中深度为h1=（1﹣）L=×10cm=8cm，水面下降2cm时正方体M浸入水中深度为h2=h1﹣2cm=8cm﹣2cm=6cm，则V排2=h2L2=6cm×（10cm）2=600cm3=6×10﹣4m3，F浮2=ρ水gV排2=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣4m3=6N；当绳子刚被拉断时有：F m+F浮2=G，所以细绳能承受的最大拉力F max=G﹣F浮′=20N﹣6N=14N．答：（1）正方体M的密度为2×103kg/m3；（2）正方体M受到的浮力为8N；此时水对容器底部的压强为1.6×103Pa；（3）当容器中水面下降了2cm时，细绳刚好被拉断，细绳能承受的最大拉力是14N．9．（2015•兰州）某同学想测量某种液体的密度，设计了如图所示的实验，已知木块的重力为1.2N，体积为200cm3，当木块静止时弹簧测力计的示数为2N，g=10N/kg，求：（1）木块受到的浮力是多少？（2）液体的密度是多少？（3）剪断细绳，木块稳定时处于什么状态，所受浮力又是多大？【解答】解：（1）木块受到的浮力为F浮=F+G=2N+1.2N=3.2N；（2）因为F浮=ρ液gV排，所以液体的密度为ρ液===1.6×103kg/m3；（3）因为G=mg，所以木块的质量为m===0.12kg，木块的密度为ρ===0.6×103kg/m3，因为ρ＜ρ液，所以木块最终静止在液面上，受到的浮力为F浮′=G=1.2N．答：（1）木块受到的浮力是3.2N；（2）液体的密度是1.6×103kg/m3；（3）剪断细绳，木块稳定时处于静止状态，所受浮力是1.2N．10．（2014•南宁）图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，使用电动机和滑轮组（图中未画出）将实心长方体A从江底竖直方向匀速吊起，图乙是钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图象．A完全离开水面后，电动机对绳的拉力F大小为6.25×103N，滑轮组的机械效率为80%，已知A的重力为2×104N，A上升的速度始终为0.1m/s．（不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流等因素的影响），求：（1）长方体A未露出水面时受到的浮力；（2）长方体A的密度；（3）长方体A完全离开水面后，在上升过程中F的功率；（4）把长方体A按图甲中的摆放方式放在岸边的水平地面上，它对地面的压强．【解答】解：（1）根据图乙可知，A未露出水面所受的拉力F1=1×104N；故A未露出水面时受到的浮力：F浮=G ﹣F1=2×104N﹣1×104N=1×104N；（2）由F浮=ρ水gV排可知，V排===1m3；因为A浸没在水中，所以A的体积：V A=V排=1m3；A的质量：m===2×103kg；故A的密度：ρA===2×103kg/m3．（3）由η====可得，n===4，则F移动的速度：v=4×0.1m/s=0.4m/s；故拉力F的功率：P===Fv=6.25×103N×0.4m/s=2500W．（4）依题意可得，A的高度：L=v A t′=0.1m/s×（100s﹣80s）=2m，则A的横截面积：S A===0.5m2，A对地面的压强：P A====4×104Pa．答：（1）长方体A未露出水面时受到的浮力为1×104N；（2）长方体A的密度为2×103kg/m3；（3）长方体A完全离开水面后，在上升过程中F的功率为2500W；（4）把长方体A按图甲中的摆放方式放在岸边的水平地面上，它对地面的压强为4×104Pa．。