2024年中考物理专题讲义——浮力的综合计算(答案)

2024年中考物理易错点专题讲义——浮力的综合计算
知识点总结
1. 定义:浸在液体(或空气)里的物体,受到液体(或空气)向上托的力,叫浮力。
2. 方向:竖直向上,与重力的方向相反。
3. 施力物体:液体或气体。
4. 产生原因:浸在液体(或气体)中的物体,受到液体(气体)对其上下表面的压力差:F浮=G-F示。
5. 称重法测浮力:首先用弹簧测力计测出物体的重力G,再测出物体浸在某种液体中静止时的示数F示,则F浮=G-F示。
6.决定浮力大小的因素:浮力的大小只跟液体的密度和浸在液体中的体积有关,而跟物体浸在液体中的深度等无关。
提升练习
1.小明同学对一个金属块进行了两次测量:第一次如图(甲)所示,用细线系住金属块挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的读数为2.7N.第二次如图(乙)所示,让金属块浸没在盛水的杯于中,这时弹簧测力计的读数为1.7N.(g取10N/kg)求:
(1)金属块在水中受到的浮力。
(2)金属块的体积;
(3)金属材料的密度。
2.如图所示,盛有水的圆柱形容器,侧壁上固定了一块水平挡板,挡板的体积忽略不计。挡板下方有一个体积为1×10-4m3、重力为 0.6N的实心小球。求:
(1)小球浸没在水中时受到的浮力;
(2)挡板对小球的压力;
(3)撤去挡板后,小球最终露出液面的体积。
3. 如图所示,足够大的容器放在水平桌面上,容器内盛有某种液体。用弹簧测力计通过细线提着棱长为、重为的正方体物块,将物块缓慢浸入液体直至浸没的过程中未触底,弹簧测力计的最小示数为。求:取
(1)物块浸没在液体中时受到的浮力;
(2)容器中液体的密度;
(3)剪断细线,物块静止时对容器底的压强。
4.图甲是修建造码头时用钢缆绳拉着实心长方体A沿竖直方向以0.2m/s的速度匀速下降的情景。图乙是A下降到水底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图象。求:
(1)长方体A浸没在水中后受到的浮力;
(2)长方体A的体积;
(3)长方体A的密度。
5.小华把一块体积为10cm3、密度为2×103 kg/m3的立方体橡皮泥块,放在足够多的水中时,橡皮泥沉入水底;当把这块橡皮泥捏成一只小船时,便能漂浮在水面上。请你尝试进行以下计算:
(1)橡皮泥块浸没在水中时排开水的体积是多少立方米
(2)橡皮泥块浸没在水中时受到的浮力是多少牛
(3)橡皮泥小船漂浮时受到的浮力是多少牛
(4)橡皮泥小船漂浮时排开水的体积是多少立方米
6.把体积是3×10﹣3m3,密度是0.6×103kg/m3的木块投入水中,当它露出水面的体积是0.5×10﹣3m3时,求:
(1)木块受到的浮力.(g=10N/kg)
(2)此时木块处于上浮过程还是漂浮在水面上.
7.如图甲所示,有一体积、质量忽略不计的弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体形状的物体上。已知物体的边长为20cm,弹簧没有发生形变时的长度为20cm,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度与拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物体上表面与液面相平,此时水深48cm。()求:
(1)物体受到水的浮力;
(2)物体受到的重力;
(3)打开出水口,缓慢放水,当弹簧处于没有发生形变的状态时,关闭出水口。求放水前后水对容器底部压强的变化量。
8.如图甲是修建码头时用钢缆绳拉着实心长方体A沿竖直方向以0.3m/s的速度匀速下降的情景(江面上升高度忽略不计),图乙是A下降到水底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图像。求:(g取10N/kg)
(1)长方体A的高度;
(2)长方体A浸没在水中后受到的浮力;
(3)长方体A的密度。
9.小刚同学听了“曹冲称象”的故事后,利用所学知识制作了“水秤”模型,可方便地称量物体的质量,其构造如图所示,已知透明大筒足够深,其底面积为,小筒的高度,底面积,小筒和秤盘总重量为,小筒壁的厚度可忽略不计,假设在整个称量过程中小筒下表面始终与水面平行。。求:
(1)该“水秤”的零刻度线应该在何处,即A点距小筒底部的距离;
(2)如图乙,在秤盘上放物体后,就可以称量物体所受重力,某次该“水秤”称量一个体积为的实心木块时,该“水秤”模型恰好达到了最大称量限度,求木块的密度;
(3)已知“水秤”中水的体积为,则当“水秤”称量最大物体时,大筒中水对大筒底部的压强不考虑小筒沾水和吸收的情况。
10.如图,小邢将底面积为5×10m的圆柱形容器放在水平面上,用细线把体积为5×10m的长方体冰块拴在容器底部,往容器中加水至水深为30cm(容器足够高,不计细线质量,ρ水=1.0×10kg/m,ρ冰=0.9×10kg/m,g=10N/kg)。求:
(1)冰块的质量m冰;
(2)冰块未熔化时,细线对冰块的拉力大小F拉;
(3)当冰块完全熔化变成水后,水对容器底的压强大小的变化量Δp。
11.小吕同学有一次在家洗碗时,发现碗既可以浮在水面,也可以沉入水底。细心的小吕同学想研究其中的奥秘,用电子秤测出碗的质量m1=100g。先让碗漂浮在水面上,此时液面位置如图甲所示。再让碗沉入水底,发现水面下降了,如图乙所示:小吕加入质量m2=60g的水后液面才到达碗漂浮在水面时的液面位置。求:(g取10N/kg)
(1)碗漂浮在水面时受到的浮力;
(2)碗沉入水底时排开水的体积;
(3)碗的密度。
12.如图甲所示,水平桌面上放置底面积为100cm2、质量为500g的圆筒,筒内装有20cm深的某液体。弹簧测力计下悬挂底面积60cm2、高为10cm的圆柱体,从液面逐渐浸入直至完全浸没,弹簧测力计示数F随圆柱体浸入液体的深度h的变化关系如图乙所示。(可以忽略圆筒的厚度,过程中液体没有从筒中溢出),g取10N/kg,求:
(1)圆柱体完全浸没时受到液体的浮力是多少?
(2)筒内液体密度是多少?
(3)当圆柱体完全浸没时,圆筒对桌面的压强是多少?
13.钓鱼岛自古以来就是中国的固有领土,如图所示是我国一艘装备精良的现代化综合公务船正在钓鱼岛附近巡航。(海水密度取1.02×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)若该船的声呐探头距海面深度为10 m,则该声呐探头受到海水的压强是多少?
(2)该船满载时排开海水体积为3 000 m3,此时船受到的浮力和重力各是多少?
14.如图甲所示,用弹簧测力计缓慢将长方体物体从装有水的杯子中匀速拉出,杯子的底面积为100cm2,拉力随时间的变化关系如图乙所示求:(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)物体的体积;
(2)物体的密度;
(3)物体离开水面后,水对杯底的压强变化了多少?
15.如图甲所示,装满水的溢水杯放在水平桌面上,将高为6cm的长方体木块平稳地放在水面上,静止时木块露出水面的高度为2cm,排出150g的水;如图乙所示,把图甲中的长方体木块用细线系住浸没在水中。已知ρ水=1.0×10kg/m,g取10Nkg。求:
(1)图甲中水对木块下表面的压强;
(2)长方体木块的质量;
(3)图乙中细线对木块的拉力。
16. 如图,一只正在淡水湖上休息的极危物种青头潜鸭,质量为,求:
(1)静止在水面上的青头潜鸭受到的浮力;
(2)青头潜鸭一头扎入水中,到达距水面处的位置,此位置处水的压强;
(3)青头潜鸭下潜过程中,若不考虑自身的体积会变化,从浸没水中开始,到处的位置,青头潜鸭受到的压强和浮力是如何变化的?不考虑鸭子自身体积变化
17.密度是0.6×103kg/m3的木块,体积是4m3,当它漂浮在水面上时,g取10N/kg,求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块露出水面的体积.
18.海底光缆工程被世界各国公认为复杂困难的大型工程.我国自主研制的深海光缆敷设技术处于世界领先水平.海底光缆的重要技术指标之一是能够承受几百至一千个大气压的水压,已知海水的密度ρ海水=1.03×103 kg/m3,取g=10N/kg,求:
(1)当光缆敷设在大海4000m深处时,它受到海水的压强是多少?
(2)若某光缆接线盒是长、宽、高分别为0.5m、0.4m、0.3m的长方体,它能悬浮在海水下任意深度处,则这个接线盒自身重是多少?
19.某同学设计了如图所示的实验方案测量一质地均匀的物块密度。他将物块放入装有水的容器中,物块静止时处于如图甲所示,此时容器中水的深度为35cm,物块底面在水面下20cm处。物块的底面积是20cm2,ρA=1.0×103kg/m3。
(1)求如图甲中,水对物块底部的压强;
(2)求如图甲中,物块受到水的浮力;
(3)当对物块施加一竖直向下的1N压力时,物块恰好浸没水中处于静止状态,如图乙所示,求物块的密度大小。
20.圆柱形容器的底面积为 ,盛有深度为8cm的水。现将质量为1.8kg、高为20cm、底面积为 的长方体物块放入容器中,液面上升了2cm,如图所示。( , )。
(1)长方体物块放入容器前,容器底部受到的水的压强。
(2)长方体物块放入容器后对容器底部的压力。
(3)继续缓慢向容器中注水,若使物块对容器底部的压力最小,容器中水的总质量最少是多少?(容器足够高)
21.如图所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上方连有长方体木块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有一半的体积浸在水中,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.)
(1)求此时容器底部受到的水的压强;
(2)求木块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,此时弹簧对木块A的作用力为F1,在原图上画出此时水面的大致位置;
(4)打开阀门B缓慢放水,直至木块A刚好完全离开水面时,立即关闭阀门B,此时弹簧对木块A的作用力为F2,求F1、F2之比.
22.如图所示,将内部底面积为的容器放在水平桌面上,容器内装有深的水和一个边长为的正方体物块,正方体物块有一半体积浸入水中.求:(,g取)
(1)距离容器底的处水的压强;
(2)容器底部所受水的压力;
(3)正方体物块受到水的浮力.
23.辽宁号航母在东海海域参与了一次远海军事演练,如图所示。航母满载时排水量约为61000t,吃水深度11m(ρ海水≈ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)辽宁号航母满载时受到的浮力。
(2)辽宁号航母满载时其底部面积为2m2的水平船底受到海水的压力。
答案
1.(1)解:金属块浸没在水中受到的浮力:
F浮=G物﹣F=2.7N﹣1.7N=1N
答:金属块在水中受到的浮力是1N。
(2)解:因金属块浸没在水中,
所以,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得,金属块的体积:
V金=V排= = =1×10﹣4m3
答:金属块的体积是1×10﹣4m3。
(3)解:由题意可知,金属块的重力G=2.7N,
由G=mg可得,金属块的质量:
m= = =0.27kg,
密度ρ= = =2.7×103kg/m3
答:金属材料的密度是2.7×103kg/m3。
2.(1)解:因为此时小球全部浸没在水中,所以V排=V球=1×10-4m3
则小球受到的浮力F浮=ρ水gV球=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-4m3=1N
答:小球浸没在水中时受到的浮力为1N;
(2)此时小球受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和压力的作用,且处于静止状态,由力的平衡条件可知,F浮=G+F压
挡板对小球的压力为F压=F浮-G=1N-06N=0.4N
答:挡板对小球的压力为0.4N;
(3)当撤去挡板后,小球要上浮,最后漂浮在液面上,漂浮时浮力等于重力,所以
解得
故小球最终露出液体表面的体积 = =1×10-4m3-6×10-5m3=4×10-5m3
答:撤去挡板后,小球最终露出液体表面的体积为4×10-5m3。
3.(1)解:由称重法知物块浸没在液体中时受到的浮力为:;
答:物块浸没在液体中时受到的浮力为;
(2)解:正方体的棱长为:,
正方体物块的体积为:,
由于正方体完全浸没,所以排开液体的体积等于正方体的体积,即,
根据阿基米德原理知液体的密度为:;
答:容器中液体的密度为;
(3)解:剪断细线时,由于物块的重力大于浮力,所以物体会下沉直至沉底,物块静止时受竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向上的支持力,
所以支持力为:,
由于容器底对物块的支持力与物块对容器底的压力是一对相互作用力,大小相等,
所以物块对容器底的压力为:,
物块静止时对容器底的压强为:。
答:剪断细线,物块静止时对容器底的压强为。
4.(1)解:由图乙可知,前10s钢绳的拉力不变,等于物体A的重力,此时物体在水面以上,所以拉力与重力是一对平衡力,则G=F=3×104N
10~15s,钢绳的拉力减小,是物体A从与水面接触到完全浸没,由图可知,当A完全浸入水中时,拉力F′=1×104N
所以长方体A浸没在水中后受到的浮力F浮=G F′=3×104N 1×104N=2×104N
答:长方体A浸没在水中后受到的浮力2×104N;
(2)解:根据F浮=ρ水gV排可得,长方体A的体积
答:长方体A的体积 ;
(3)解:长方体A的密度
答:长方体A的密度1.5×103kg∕m3。
5.(1)解:橡皮泥浸没在水中:
(2)解:橡皮泥小船漂浮:根据阿基米德原理: 浮 .
(3)解: 橡皮泥小船漂浮:
(4)解:橡皮泥小船漂浮:
根据阿基米德原理: =
6.(1)解:木块排开水的体积:V排=V﹣V露=3×10﹣3m3﹣0.5×10﹣3m3=2.5×10﹣3m3,
根据阿基米德原理可得,木块受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.5×10﹣3m3=25N;
答:木块受到的浮力为25N;
(2)解:根据ρ=和G=mg可得,木块的重力:G木=m木g=ρ木Vg=0.6×103kg/m3×3×10﹣3m3×10N/kg=18N,
因为F浮>G木,
所以此时木块处于上升过程.
答:此时木块处于上浮过程.
7.(1)解:物块刚好完全浸没在水中,则排开水体积V排=V物=(0.2 m)3=8×10﹣3m3
物体受到水的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣3m3=80N
答:物体受到水的浮力80N;
(2)解:由图甲可知,当物体上表面上液面齐平时,物体上表面距容器底的距离为h=48cm,弹簧伸长的长度=48cm-20cm-20cm=8cm
由图乙可知,此时弹簧对物体的拉力为F拉=8N,木块的重力G物=F浮-F拉=80N-8N=72N
答:物体受到的重力72N;
(3)解:当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,L弹簧=20cm,此时物体受的浮力F浮′=G物=72N
物体排开水的体积V排′===7.2×10-3m3
物体浸入水中的深度h浸===0.18m
此时水的深度h′=L弹簧+h浸=0.2m+0.18m=0.38m
放水前后水对容器底部压强的变化量=p-p′=ρ水g(h-h′)=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.48m-0.38m)=1000Pa
答:放水前后水对容器底部压强的变化量1000Pa。
8.(1)解:由图乙可知,0~10s钢缆对A的拉力不变,可知此过程长方体A未接触水面,此时钢缆对A的拉力等于A的重力,第10s开始,拉力F开始变小,可知此时长方体A开始接触水面,第15s时,拉力F的值最小,可知此时长方体A完全浸没在水中,则长方体A从下底面接触水面到刚好浸没所用的时间为t=15s-10s=5s
由题意可知,长方体A的下降速度为v=0.3m/s,故由可得,长方体A的高度为
h=vt=0.3m/s×5s=1.5m
答:长方体A的高度为1.5m;
(2)解:由(1)中可得,长方体A的重力为G=F大=3×104N
长方体A完全浸没后,钢缆对A的拉力为F小=1×104N,故由称重法可得,长方体A浸没在水中后受到的浮力为F浮=G-F小=3×104N-1×104N=2×104N
答:长方体A浸没在水中后受到的浮力为2×104N;
(3)解:由F浮=ρ液gV排可得,长方体A的体积为
故由可得,长方体A的密度为
答:长方体A的密度为1.5×103kg/m3。
9.(1)解:因为当秤盘上不放物体时,小筒漂浮,由物体的漂浮条件可知,此时小筒受到的浮力为: ;
由 可知,当秤盘上不放物体时,小筒排开水的体积为: ,
则A点距小筒底部的距离: ;
答:A点距小筒底部的距离为 ;
(2)解:小筒能排开最大液体的体积: ,
则秤盘上放实心木块后小筒受到的最大浮力: ,
则实心木块的重力为: ,
由 可知,木块的质量: ,
木块的密度: ;
答:木块的密度为 ;
(3)解:由题意可知,大筒中水和“水秤”称量最大物体时排开水的总体积: ,
则大筒中水的深度: ,
大筒中水对大筒底部的压强: 。
答:大筒中水对大筒底部的压强为 。
10.(1)解:长方体冰块的体积V=5×10m,冰的密度ρ冰=0.9×10kg/m,所以冰块的质量为m冰=ρ冰V=0.9×10kg/m×5×10m=0.45kg
答:冰块的质量为0.45kg;
(2)解:冰块浸没在水中,排开水的体积为V排=V=5×10m
冰块浸没时受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×10kg/m×10N/kg×5×10m=5N
冰块的重力为G=m冰g=0.45kg×10N/kg=4.5N
冰块在浮力、重力和绳子拉力的作用下平衡,所以绳子的拉力为F拉=F浮-G=5N-4.5N=0.5N
答:冰块未熔化时,细线对冰块的拉力大小0.5N;
(3)解:由于冰的密度小于水的密度,所以冰熔化为水的过程中,质量不变,体积变小,体积的减小量为
水面降低的高度为
当冰块完全熔化变成水后,水对容器底的压强大小的变化量为
答:当冰块完全熔化变成水后,水对容器底的压强大小的变化量为100Pa。
11.(1)解:碗的重力G碗=m1g=0.1kg×10N/kg=1N
碗漂浮时受到的浮力F浮=G碗=1N
答:碗漂浮在水面时受到的浮力是1N ;
(2)解:碗沉入水底时排开水的质量m排=m1-m2=100g-60g=40g
根据 可知碗沉入水底时排开水的体积
答:碗沉入水底时排开水的体积是40cm3;
(3)解:因为碗浸没时V碗=V排=40cm3
故碗的密度
答:碗的密度是2.5×103kg/ m3。
12.(1)解:由图象可知,当h=0时,此时测力计的示数等于圆柱体的重力,所以G=17.4N;当h≥10cm时,测力计的示数不变,说明此时浮力不变,圆柱体完全浸没,此时F=12N;所以F浮=G-F=17.4N-12N=5.4N
答:圆柱体完全浸没时受到液体的浮力是5.4N
(2)解:物体排开液体的体积V排=V物=60×10×10-6m3=6×10-4m3
液体密度 =0.9×103kg/m3
答:筒内液体密度是0.9×103kg/m3
(3)解:液体的质量m液=ρ液V液=0.9×103kg/m3×100×20×10-6m3=1.8kg
将圆柱体、圆筒、液体看做一个整体,则其对桌面的压力F′=(m液+m筒)g+G物-F拉=(1.8kg+0.5kg)×10N/kg+17.4N-12N=28.4N
圆筒对桌面的压强p= =2840Pa
答:当圆柱体完全浸没时,圆筒对桌面的压强是2840Pa。
13.(1)解:该声呐探头受到海水的压强
答:该声呐探头受到海水的压强是1.02×105Pa;
(2)解:船受到的浮力
因船处于漂浮状态,所以,船的重力
答:船受到的重力和浮力都是3.06×107N。
14.(1)解:由图像可知,露出水面后测力计的拉力F拉2=5N
物体的重力G=F拉2=5N
未露出水面时,物体受到的拉力F拉1=3N
所以浸没时物体受到的浮力F浮=G﹣F拉1=5N﹣3N=2N
由F浮=ρ水gV排得物体的体积V=V排===2m3
答:物体的体积为2×10﹣4m3;
(2)解:物体的质量m===0.5kg
物体的密度===2.5kg/
答:物体的密度为2.5×103kg/m3;
(3)解:物体离开水面后,排开水的体积变化量ΔV排=V=2×10﹣4m3
杯内水的深度变化量Δh===0.02m
水对杯底的压强变化量Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa
答:物体离开水面后,水对杯底的压强变化了200Pa。
15.(1)解:图甲木块下表面所处的深度
受到水的压强
答:图甲中水对木块下表面的压强为400Pa;
(2)解:木块受到的浮力
木块漂浮时,木块受到的浮力
木块的质量
答:长方体木块的质量为150g;
(3)解:根据
木块完全浸入排开水的体积与漂浮时排开水的体积比为
图乙中,木块浸没水中受到的浮力为
此时,木块受到竖直向上的浮力等于竖直向下的拉力加上竖直向下的重力,即
则细线对木块的拉力为
答:图乙中细线对木块的拉力为0.75N。
16.(1)解: 静止在水面上的青头潜鸭受到的浮力;
答:静止在水面上的青头潜鸭受到的浮力为;
(2)解:青头潜鸭一头扎入水中,到达距水面处的位置,此位置处水的压强;
答:青头潜鸭一头扎入水中,到达距水面处的位置,此位置处水的压强为;
(3)解:青头潜鸭下潜过程中,若不考虑自身的体积会变化,从浸没水中开始,到处的位置,青头潜鸭所处的深度逐渐变大,根据可知受到的压强变大,排开水的体积不变,根据可知浮力不变。
答:青头潜鸭下潜过程中,若不考虑自身的体积会变化,从浸没水中开始,到处的位置,青头潜鸭受到的压强变大、浮力不变。
17.(1)解:由ρ= 得木块质量:m=ρV=0.6×103kg/m3×4m3=2.4×103kg,木块的重力:G木=mg=2.4×103kg×10N/kg=2.4×104N,∵木块漂浮,∴F浮=G木=2.4×104N
(2)解:∵F浮=ρgV排,∴木块排开水的体积:V排= = =2.4m3,木块露出水面的体积:V露=V V排=4m3 2.4m3=1.6m3
18.(1)光缆受到海水的压强:p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×4000m=4.12×107Pa
答:它受到海水的压强是4.12×107Pa
(2)接线盒的体积:v=0.5m×0.4m×0.3m=0.06m3,
∵接线盒能悬浮在海水下任意深度处,v排=v,
∴G盒=F浮=ρ海水gv排=1.03×103kg/m3×10N/kg×0.06m3=618N
答:这个接线盒自身重是618N
19.(1)解:已知物块底面在水面下20cm=0.2m
图甲中水对物块底部的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
答:甲中水对物块底部的压强为2000Pa;
(2)解:浮力的实质是物体上下表面受到的液体的压力差,物体的上表面受到水的压力为0,所以物体下表面受到的压力即物体受到的浮力,所以物体受到的浮力F=F下压=pS=2000Pa×20×10-4m2=4N
答:图甲中物块受到水的浮力为4N;
(3)解:物体漂浮时,物体受到的浮力等于自身的重力,即G=F=4N
当对物块施加一竖直向下的1N压力时,物块恰好浸没水中处于静止状态,此时物块受到向下的压力,向下的重力,向上的浮力,此时物块受到的浮力F浮=G+F压=4N+1N=5N
物块的体积
物块的密度
答:物块的密度大小为0.8×103kg/m3。
20.(1)解:长方体物块放入容器前,容器底部受到的水的压强
答:长方体物块放入容器前,容器底部受到的水的压强 ;
(2)解:长方体物块放入容器后对容器底部的体积为
长方体物块放入容器后的浮力为
长方体的重力为
则长方体物块放入容器后对容器底部的压力
答:长方体物块放入容器后对容器底部的压力8N;
(3)解:继续缓慢向容器中注水,若使物块对容器底部的压力最小,最小值为零,即物块刚刚漂浮,此时的浮力等于重力,即此时的浮力为18N,故此时排开水的体积为
则此时物体浸没的深度为
则此时水的体积为
容器中水的总质量最少是
答:容器中水的总质量最少是 。
21.解:
(1)容器底部受到的水的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
(2)因木块漂浮,
所以G=F浮,即ρ木gV=ρ水g×V,
解得:ρ木=ρ水=0.5×103kg/m3;
(3)木块完全浸没时,受到的浮力最大,此时弹簧略向上伸长,所以画水面位置时,应在木块位置略高一些,如下图所示:
(4)木块完全浸没时,弹簧对木块的作用力:
F1=F浮﹣G=ρ水gV﹣ρ木gV=0.5ρ水gV,
木块离开水面后,弹簧对木块的作用力:
F2=G=ρ木gV=0.5ρ水gV,
所以F1:F2=0.5ρ水gV:0.5ρ水gV=1:1.
答:(1)此时容器底部受到的水的压强为2000Pa;
(2)木块A的密度为0.5×103kg/m3;
(3)如上图所示;
(4)F1、F2之比为1:1.
22.(1)解:处的水深
距离容器底的处水的压强
(2)解: 容器底部的水深
容器底部所受水的压强
容器内部底面积
容器底部所受水的压力
(3)解: 正方体物块的边长
正方体物块排开水的体积
正方体物块受到水的浮力
23.(1)解:该航母满载时排水量:m排=61000t=6.1×107kg,
航母满载时受到的浮力:F浮=G排=m排g=6.1×107kg×10N/kg=6.1×108N;
答:辽宁号航母满载时受到的浮力为6.1×108N;
(2)解:辽宁号航母满载时其底部受到海水的压强:p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×11m=1.1×105Pa,
水平船底受到海水的压力为:F=pS=1.1×105Pa×2m2=2.2×105N。
答:辽宁号航母满载时其底部面积为2m2的水平船底受到海水的压力为2.2×105N

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