浮力专题:液面升降问题

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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 的体积浸在水中,此时弹簧恰好处于自然状态,
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 F1 是多大?容器底部受到水的压强变化了多少?
然断了,水面ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(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 ”)
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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 S0,放入水中,水面上
升△h,则木块排开液体的体积 V 排=

现向容器中加水,水面又升高△h1,则木块排开液体的体积 V 排’=
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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 h1. (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.
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=10cm3,当冰块(含空心铝球)悬浮时,排开水的体积 V 排=45cm3.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 ρ 冰=0.9×103kg/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.
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7.如图甲所示,一个底面积为 50 cm2 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 h1;如图乙所示,将小石块放入液体中,液体深 h2=12 cm,石块 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 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)
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?
6.如图所示,底面积为 2×10(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 0.2×10(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。
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(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)
一、判断液面升降 上升;下降;不变 1、小于 上升 2、下降 C 检测:1、(1)A (2)ABD 二、液面升降的定量计算
浮力专题:液面升降问题
一、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
液面
;若浮力不变,则V排 不变,液面
(填“上升”或“下降”或“不变”)
;若浮力变小,则V排变小, 。
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
(a) (b)
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 面,木块也恰好浸没水中,已知铁的密度为 7.9×103kg/m3.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 M。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 高 度 为 4cm , 如 图 乙 所 示 ( 已 知 ρ 水 =1.0×10kg/m3)。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 ρ; (3)圆柱形容器的内底面积 S。
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;


翠玉手镯密度的数学表达式:ρ=

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. 实验步骤: ①在竹筷的一端缠上适量细铅丝,制成土密度计. ②用刻度尺测出竹筷的长度 L. 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 h1(如图所示). ④ _______________________________________________________________________. 请将上面实验步骤补充完整并回答下列问题:(ρ 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:ρ 盐水=________.(不计铅丝体积)
量△V 水=

,加入水
*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ρ,底面积 S0,高为 h0)立放于容器中(容器底面积 S0),
向 容 器 中 加 水( ,密 度 为 ρ 水 ),水 面 高 度 为 h ,木 块 未 浮 起 ,则 V 排
=
,加入水量△V 水=

放入水中,当木块和物体都静止时,容器中的水面将( )
A.上升 B.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


3)冰块放在煤油(或酒精)中,沉底,熔化后,液面
(3)

橡皮泥密度的表达式:

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ρ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 h1;
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10.底面积为 400cm2 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 水中,如图(a)所示.已知物体 B 的密度为 6×103kg/m3.质量为 0.6kg.(取 g= 10N/kg)求:(1)木块 A 的密度. (2)若将 B 放入水中,如图(b)所示,求水对容器底部压强的变化.
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 ρ 水,秤盘中未 放物体时浮体的圆柱体侵入水中的深度为 h0, 请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.
9.下图是常见的厕所自动冲水装置原理图,水箱内有质量 m1=0.4kg,体积 V1=3×10-3m3 的浮筒 P,另有一厚度不计,质量 m2=0.2kg,面积 S2=8×10-3m2 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。
________( 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
参考答案
3、不变 上升 下降 2、下降 5N 减小 3N
4、不变
1、V 排=S△h
V 排’= S△h
△V 水=S△h1,
△h2= S0h S-S0
5、沉底 下降
2、V 排= S0h
△V 水=(S-S0)h
h 水=
h0 水
练习: 1.(1)8×102Pa;(2)8N;(3)0.6kg 【解析】 试题分析:(1)正方体物块的底面积为:S1=10cm×10cm=100 cm2,容器中水的深度是: h=V/S=400cm3/ ( 150cm2-100cm2 ) =8cm , 水 对 容 器 底 部 的 压 强 是 p=ρ 水 gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=8×102Pa; (2)物块排开水的体积是 V 排=S1 h=100cm2×8cm=800cm3,物块受到水的浮力是: F 浮=ρ 水 V 排 g=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N; (3)再次注入水的体积是 V 水=S 容(h1﹣h)=150cm2×(12cm﹣8cm)=600cm3,由 ρ=m/V 可得:再次注入水的质量 m=ρ 水 V 水=1.0×103kg/m3×600×10﹣6m3=0.6 kg。
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

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
2.一个密度为 0.6×103kg/m3 的木块,体积为 0.02 m3,用绳子系在底 面积为 1000cm2 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?
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3.如图所示,密度为 0.6×103kg/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? (3)细绳断裂后,木块再次漂浮,若柱形容器底面积为 2×10-2m2,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)
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