初中物理复习 挑战浮力超难题型Word下载.docx

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初中物理复习 挑战浮力超难题型Word下载.docx

时,F=

D

阿基米德原理;

力与图象的结合;

功的计算.

A、木块的体积:

V木=a3,

由图可知:

木块漂浮,F浮=G木,

∵木块底面深度H为

a时,压力为0,则浸没在水中的体积为a×

a=

a3,

∴根据阿基米德原理得:

F浮=ρ水gV排=ρ水g

则:

ρ水gV排=ρ木gV木,

ρ水g

a3=ρ木ga3,

∴ρ木=

ρ水,故A错误;

B、有ρ=

=

得:

∵木块漂浮,

∴F浮=G木=mg,

木块完全浸没后的浮力:

F浮′=ρ水gV排′=ρ水gV木=ρ水ga3=ρ水g×

)3=

mg

故B错误

C、∵木块完全浸没时:

F浮′=F压+G木,

∴手对木块的压力(最大压力):

F压=F浮′﹣G木=

mg﹣mg=

故C错误;

当H=

时,木块浸没的体积为V=

×

=

故D正确

气球铁块连绳问题

【例3】★★★

用细绳连在一起的气球和铁块,恰能悬浮在盛水的圆柱形容器内,圆柱形容器放置在水平桌面上。

若用力向下轻轻拨动一下铁块,气球和铁块将_________(上浮、悬浮、下沉),水对容器底部的压强将________(变大、不变、变小)。

下沉,变小

同瓶异物浮沉推断题

【例4】★★★★★

(2014•海门市二模)质量相等的两个实心小球甲和乙,已知它们的密度之比是ρ甲:

ρ乙=1:

3,现将甲、乙两球放入盛有足够多水的烧杯中,当甲、乙两球处于静止状态时,水对两球的浮力之比F甲:

F乙=3:

2,下列结论中错误的是(  )

A.甲球受到的浮力与它的重力相等B.甲球漂浮,乙球沉底

C.甲球的密度为0.5×

103kg/m3D.乙球的密度为1.2×

103kg/m3

阿基米德原理.

经分析得出甲球漂浮,乙球下沉,因为两球质量相等,密度之比是ρ甲:

3,体积之比为V甲:

V乙=3:

1,

若两球在水中都漂浮,就有F甲:

F乙=G甲:

G乙=m甲:

m乙=1:

1,与实际不符,显然不是都漂浮;

若两球在水中都是全部浸没,就有F甲:

F乙=ρ水gV甲:

ρ水gV乙=V甲:

1,与实际不符,显然不可能是全部浸没;

由此判断:

只有是一个漂浮、一个浸没,即甲球漂浮,乙球下沉,故AB正确;

则F甲:

F乙=ρ甲V甲g:

ρ水V乙g=ρ甲V甲:

ρ水V乙=3:

2,

所以ρ甲=

=0.5×

103kg/m3.

因为ρ甲:

3,

所以ρ乙=1.5×

103kg/m3.故C正确,D错误

异瓶异物的压强、浮力综合推断题

【例5】★★★★

(2014•奉贤区二模)如图两个盛有等高液体的圆柱形容器A和B,底面积不同(已知SA<SB),液体对容器底部的压强相等.现将甲球放在A容器的液体中,乙球放在B容器的液体中,容器中均无液体溢出,若此时液体对各自容器底部的压力相等,则一定(  )

A.甲球所受浮力大于乙球所受浮力B.甲球的重力小于乙球的重力

C.甲球的体积大于乙球的体积D.甲球的质量大于乙球的质量

A

压力及重力与压力的区别.

(1)液体对容器底部的压强相等,SA<SB,

GA=FA=pSA,GB=FB=pSB,

可见GA<GB,

放入小球后,若小球漂浮或悬浮,液体对各自容器底部的压力相等,

GA+G甲=GB+G乙,因为,GA<GB,

若小球下沉,液体对容器A底部的压力:

FA′<GA+G甲,

液体对容器A底部的压力:

FB′<GB+G乙,

虽然液体对各自容器底部的压力相等,但是,GA+G甲与GB+G乙的关系不能确定.即G甲与G乙的关系也不能确定.

因此不能确定甲球和乙球质量的大小,故BD错误.

(2)因为放入球之前,容器A和B液相平,液体对容器底部的压强相等,

根据P=ρgh可知,ρA=ρB,

放入球后,FA=ρAghASA,FB=ρBghBSB,

又压力相等,所以hASA=hBSB,

即两容器液体体积与球的体积之和相等.

又因为,放入球之前,A容器液体体积小于B容器液体体积.

所以,甲球排开水的体积大于乙球排开水的体积,但是不能确定甲球的体积大于乙球的体积.

故C错误.

(3)根据阿基米德定律,两种液体密度相同,甲球排开水的体积大于乙球排开水的体积,

所以,甲球所受浮力大于乙球所受浮力,故A正确.

浮沉情况分析及相应的浮力计算方式

【例6】★★★★

(多选)底面积为S1的圆柱形容器内盛有密度为ρ1的某种液体,其深度为h1.另有一底面积为S2、高为h2、密度为ρ2的圆柱体(S1>S2),将其竖直缓慢放入容器中,待其静止时,容器内液体没有溢出,圆柱体仍处于竖直状态,圆柱体所受浮力可能是(  )

A.ρ2S2h2gB.ρ1S2h2g

C.ρ1

h1gD.ρ1

h2g

ABC

浮力大小的计算.

解:

(1)圆柱体漂浮时,F浮=G=mg=ρ2V1g=ρ2S2h2g;

(2)圆柱体悬浮时,ρ1=ρ2,F浮=G=mg=ρ2V1g=ρ2S2h2g=ρ1S2h2g;

(3)圆柱体下沉时,有一部分露出液面时,F浮=ρ1gV排=ρ1S2hg=ρ1gS2•

h1=

木块金属块连绳问题

【例7】★★★★★

如图所示,在盛有某液体的圆柱形容器内放有一木块A,在木块的下方用轻质细线悬挂一体积与之相同的金属块B,金属块B浸没在液体内,而木块漂浮在液面上,液面正好与容器口相齐.某瞬间细线突然断开,待稳定后液面下降了h1;

然后取出金属块B(不考虑水的损失),液面又下降了h2;

最后取出木块A,液面又下降了h3.由此可判断A与B的密度比为(  )

A.

B.

C.

D.

物体的浮沉条件及其应用;

密度公式的应用.

当木块漂浮在水面上时,受到的浮力等于自身的重力,

F浮2=GA,则ρ水gSh3=ρAVg

即ρAVg=ρ水gSh3﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①

∵细线突然断开,待稳定后液面下降了h1;

∴细线断开后,木块A减小的浮力F浮1=ρ水gV排1=ρ水gSh1;

∵取出金属块B,液面下降了h2;

∴金属块B所受浮力F浮1=ρ水gSh2,

则金属块B的重力与金属块B所受浮力之差为GB﹣ρ水gSh2=ρBVg﹣ρ水gSh2,

∵木块A与金属块B一起能漂浮在液面上,则金属块B的重力与金属块B所受浮力之差等于木块减小的浮力,

∴ρ水gSh1=ρBVg﹣ρ水gSh2,

即:

ρBVg=ρ水gSh1+ρ水gSh2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②

∴①式与②式相比得:

整理得:

假设检验的浮沉情况判断

【例8】★★★★

(2013•荆门)如图所示,一只未点燃的蜡烛的下端插入一根小铁钉,使蜡烛能直立漂浮在水面上,露出长度为L,当把蜡烛水面以上部分截掉后剩余部分(  )

A.还会重新露出水面B.不会重新露出水面

C.以上两种可能都有D.无法判断是否会重新露出水面

第一次漂浮时,物体重力分为三部分:

铁钉重G铁、水面以下的蜡烛重G1、水面以上的蜡烛重G2,浸入水中的体积设为V1,此时物体受到总浮力为F1=ρ水gV1,此时浮力等于重力,则F1=G铁+G1+G2切掉G2后放入水中,假设完全浸没,则所受浮力F2=ρ水gV1=F1>G铁+G1,物体将上浮,所以物体不会被浸没,将有一部分露出水面.

故选A.

【拓展题】

(多选)如图所示,将容器放在水平桌面上,容器中盛有密度为ρ重力为G1的液体,现将重力为GB的物体B放入容器后,物体B漂浮且有一半体积露出液面,此时液面上升了h.液体对容器底部的压强为p1、压力为F1,液体对物体B的压力为FB.已知容器重力为G2,底面积为S,容器对桌面的压强为p2、压力为F2,桌面对容器的支持力为F3.则下列选项正确的是(  )

A.FB大小为ρghSB.G1、G2、GB之和与F3大小相等

C.G1、GB之和与F1大小相等D.F2与F3是一对相互作用力

BD

力作用的相互性;

压强的大小及其计算;

液体的压强的计算.

A、因为物体B处于漂浮,GB=F浮=ρgV排,而V排≠Sh,所以FB≠ρghS.故A选项错误.

B、容器是固体,对桌面的压力大小等于容器本身的重力,即F2=G1+G2+GB,而压力F2与支持力F3是一对相互作用力,大小相等,所以G1、G2、GB之和与F3大小相等,故B选项正确.

C、因为液体对容器底部的压力F1=p1S=ρgh液S,而h<h液,G1+GB=ρghS,所以G1+GB与F1不相等,故C选项错误.

D、F2与F3作用在一条直线上,但是作用在两个物体上,大小相等,方向相反,则F2与F3是一对相互作用力,故D选项正确.

故选BD.

(多选)如图1所示,边长为10cm的立方体木块A通过细线与圆柱形容器底部相连,容器中液面与A上表面齐平.当打开容器底部的抽液机匀速向外排液时,细线中拉力随时间的变化图象如图2所示.木块密度ρ=0.4×

103kg/m3,容器的底面积为200cm2.下列说法中正确的是(水的密度为1.0×

103kg/m3)(  )

 A.随着液体的排出,木块受到的浮力不断减小

 B.容器中的液体是水

 C.抽液机每秒钟排出液体的质量是5g

 D.第30s时,木块露出液面的高度是1.5cm

CD.

A、图1中物体在细绳的拉力作用下恰好完全浸没,当液体向外排出时,木块受到的浮力会减小,但当木块恰好漂浮时,再向外抽水,在一段时间内,木块受到的浮力不变,当木块与容器底接触后,随水的减少,浮力减小,所以A错误;

B、由图1知,此时木块受向上的浮力和竖直向下的重力及拉力作用,由图象知,当物体完全浸没时,此时细绳的拉力为4N.

G=mg=ρVg=0.4×

103kg/m3×

10N/kg×

(0.1m)3=4N,

F浮=G+F=4N+4N=8N,

由F浮=ρ液gV排得,ρ液=

=0.8×

所以此液体不是水.因此B错误;

C、当木块恰好漂浮时,F浮=G

则ρ水gV排=ρgV

得V排=

V=

×

(0.1m)3=4×

10﹣4m3

所以排出水的体积为:

V=(S容﹣S木)h露=(200﹣100)×

10×

10﹣6m3=0.5×

10﹣3m3

m=ρ水V=103kg/m3×

10﹣4m3=0.5kg

所以每秒抽出水的质量为:

m′=

=0.005kg/s=5g/s,所以C正确;

D、第30s抽出水的质量为:

m″=5g/s×

30s=150g=0.15kg

体积为V″=

=1.5×

10﹣4m3=150cm3

木块露出水的高度h″=

=1.5cm,所以D正确.

(2013•怀柔区一模)甲溢水杯盛满密度为ρ1的液体,乙溢水杯盛满密度为ρ2的液体.将密度为ρA的小球A轻轻放入甲溢水杯,小球漂浮且有

体积露出液面,甲溢水杯溢出液体的质量是36g.将密度为ρB的小球B轻轻放入乙溢水杯,小球浸没在液体中,并下沉,乙溢水杯溢出液体的质量是30g.已知小球A与小球B体积之比是1:

2(g取10N/kg).则下列选项中正确的是(  )

A.小球A的质量为7.2gB.小球B的质量为30g

C.ρ1与ρ2之比为3:

1D.ρA与ρB之比为12:

5

A、∵小球A漂浮在甲溢水杯液体中,小球受到的浮力等于重力,由F浮=G排=GA,可得小球A的质量为36g;

故A错

B、小球A漂浮在甲溢水杯液体中,F浮′=G排′=m排′g=ρ1V排g=

ρ1VAg=36×

10﹣3kg×

g,

VA=

∵小球浸没在液体中,并下沉,

∴ρB大于ρ2,

∴F浮=G排=m排g<GB=mBg,

∴小球的B质量:

mB>m排=30g,故B错;

C、小球B的体积:

VB=

∵VA:

VB=1:

∴ρ1:

ρ2=3:

1.故C正确;

D、A球质量就等于甲中溢出水的质量,而B球的质量未知所以无法求两球密度之比.

故选C.

(2013•密云县二模)水平桌面上有甲、乙两个圆柱形容器盛有相同深度的液体,如图所示.甲、乙两容器的底面积之比为S甲:

S乙=2:

1.甲容器中液体的密度为ρ1,乙容器中液体的密度为ρ2,两容器中液体对容器底部产生的压强分别为p甲和p乙,液体对容器底产生的压力分别为F1和F2.且p甲:

p乙=5:

6;

金属球A、B的体积之比VA:

VB=3:

2,将金属球A用细线悬挂并浸没在甲容器的液体中,此时液体对容器底的压力为F1′,液体对金属球A的浮力为FA,液体深度为h1;

将金属球B用细线悬挂并浸没在乙容器的液体中,此时液体对容器底的压力为F2'

,液体对金属球B的浮力为FB,液体深度为h2,且F1′:

F2′=3:

2,.则下列计算结果正确的是(  )

A.FA:

FB=4:

5B.F1:

F2=3:

5C.ρ1:

ρ2=6:

5D.h1:

h2=9:

10

液体压强计算公式的应用.

(1)∵

(2)根据压强公式得:

(3)根据阿基米德原理得:

(4)当A、B浸没在液体中,容器底受到的压强之比,

故选D.

如图,一木块上面放一块实心铁块A,木块顶部刚好与水面相齐,在同样的木块下面挂另一实心铁块B,木块也刚好全部浸入水中(铁的密度为7.8g/cm3),则A、B两铁块的体积比为(  )

A.34:

39B.39:

34C.44:

39D.39:

44

物体的浮沉条件及其应用.

当铁块在木块的上方时,

F浮=ρ水gV木,

此时F浮=G木+G铁A,即ρ水gV木=ρ木gV木+ρ铁gV铁A;

则V铁A=

当铁块在木块下方时,F浮′=ρ水g(V木+V铁B),

F浮′=G木+G铁B,即ρ水g(V木+V铁B)=ρ木gV木+ρ铁gV铁B;

则V铁B=

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