专题二浮力引起的压力压强变化.doc

知能写意：
专题二 浮力引起的压力压强变化

密度、压强、浮力均是初中力学的主干知识，中考中出现的频率都较高，且个个有难度，这几个重要的知识点在浮力中综合后，难度进一步加大。优秀的高级中学常常用此来鉴别学生的知识水平和思维能力。浮力引起的压力压强变化是浮力综合题的典型代表。把这种题型弄懂了，浮力的许多问题都迎刃而解了。

例1： 一同学在岸上最多只能搬得起质量是30kg的鹅卵石．如果鹅卵石的密度是2.5×103kg/m3，则该同学在水中最多能搬得起质量是　　 kg的鹅卵石（石头不露出水面）．这时石头受到的浮力是　　N（ρ水=1.0×103kg/m3，取g=10N/kg）．

例2：（2011包头）如图所示，在容器中放一个上、下底面积均为10cm2、高为5cm，体积为80cm3的均匀对称石鼓，其下底表面与容器底部完全紧密接触，石鼓全部浸没于水中且其上表面与水面齐平，则石鼓受到的浮力是（　　）（取g=10N/kg）
A、0 B、0.3N C、0.5N D、0.8N

例3：图是某车站厕所的自动冲水装置，圆柱体浮筒A的底面积为400cm2，高为0.2m，盖片B的面积为60cm2（盖片B的质量，厚度不计）。连接AB是长为0.3m，体积和质量都不计的硬杆。当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时，盖片B被撇开，水通过排水管流出冲洗厕所。（已知水的密度为1×103kg/m3,g=10N/kg）
请解答下列问题：
（1）当水箱的水刚好浸没浮筒A时，水对盖片B的压力是多少？
（2）浮筒A的重力是多少？
（3）水箱中水多深时盖片B又自动关上？

专题训练：

1.如图6所示，圆柱形容器甲和乙放在水平桌面上，它们的底面积分别为200cm2和100cm2。容器甲中盛有0.2m高的水，容器乙中盛有0.3m高的酒精。若从两容器中分别抽出质量均为m的水和酒精后，剩余水对容器甲底部的压强为p水，剩余酒精对容器乙底部的压强为p酒精。当质量m的范围为 时，才能满足p水＞p酒精。（ρ酒精＝0.8×103kg/m3）

2. 把一小球放入盛满酒精(密度为0.8×103㎏/m3)深度为20cm的溢水杯中，它沉入容器底部，从杯中溢出8g酒精，杯底受到酒精的压强为______Pa；若将该小球放入盛满水的溢水杯中，它漂浮在水面上，从杯中溢出水的质量_____8 g(选填“大于”、“小于”或“等于”)。取g=10N/㎏。

3.（2012•北京）水平桌面上放有甲、乙、丙、丁四个完全相同的圆柱形容器，容器内分别盛有等质量的液体．其中甲、乙、丁容器中的液体密度相同．若将小球A放在甲容器的液体中，小球A静止时漂浮，此时甲容器对桌面的压力为F1；若将小球A用一段不计质量的细线与乙容器底部相连，并使其浸没在该容器的液体中，小球A静止时乙容器对桌面的压力为F2；若将小球A放在丙容器的液体中，小球A静止时悬浮，此时丙容器对桌面的压力为F3；若将小球A放在丁容器的液体中，用一根不计质量的细杆压住小球A，使其浸没，且不与容器底接触，小球A静止时丁容器对桌面的压力为F4，则下列判断正确的是（　　）
A．F2＜F1=F3＜F4 B．F1=F2=F3＜F4
C．F1=F3＜F2＜F4 D．F1=F2=F3=F4

4.2011年8月我国自主研制的深海探测器--“蛟龙号”(如图1所示)在太平洋海域成功完成5000m深海探测。2012年6月它将再赴马里亚纳海沟挑战7000m深海探测(不考虑海水密度变化，密度ρ取1.0×103kg/m3，g取10N/kg)。
（1）若“蛟龙号”能承受的最大压强是7.2×107Pa，则它能下潜的最大深度是多少?(不考虑大气压)
（2）“蛟龙号”上一面积为50cm2的观测窗口：在上述两种深度的探测中承受的压力增加了多少?
（3）“蛟龙号”完成任务后．漂浮在海面上，由起重装置将其匀速竖直吊离水面，起重装置起吊拉力的功率随时间变化的图象如图2所示，图中P2＝2P1。起吊过程中“蛟龙号”总质量为22吨，求t1时刻“蛟龙号”的排水体积(不考虑水的阻力)。

5.如图13是利用电子称显示水库水位装置的示意图。该装置主要由不计重力的滑轮C、D，长方体物体A、B以及轻质杠杆MN组成：物块A通过细绳与滑轮C相连，物块B通过细绳与杠杆相连。杠杆可以绕支点O在竖直平面内转动，杠杆始终在水平位置平衡，且MO:ON=1:2。已知物块A的密度为1.5×103kg/m3，底面积为0.04m2，高1m，物块B的重力为100N。滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。求：
（1）当物块A的顶部刚没入水面时，底部受到水的压强大小；
（2）当物块A的顶部刚没入水面时，物块A所受的拉力大小；
（3）若水位发生变化，当电子称的示数为55N时，求物块A浸入水中的深度。

6.据报道，我市某水库库底是一座旧城遗址，目前正在进行试探性发掘和打捞。某此试探性打捞作业时，用绳子将实心物体从水面下12m深处沿竖直方向匀速提升到离水面1.5m深处的过程所用时间为42s，拉力F做功的功率为90W。当物体被拉到有4\5的体积露出水面时，让其静止，此时绳子拉力F=520N。不计绳子的重力和水的阻力。（g取10N/Kg）
求：（1）物体从水面下12m深处匀速上升到离水面1.5m深处的过程中，物体匀速运动的速度v
（2）物体在水面下方匀速上升过程中绳子的拉力F.
（3）物体浸没在水中时所受的浮力F浮.
（4）物体的密度.

7.一个底面积为100cm2、高为10cm的圆柱形容器，装满水后对桌面的压强为1200Pa．现用一弹簧测力计悬挂一金属块，轻轻浸入水中．当金属块浸没水中且静止不动时，弹簧测力计示数为4.8N．将金属块缓慢取出后，容器对桌面压强为1140Pa．（取g=10N/kg）．求：
（1）金属块浸没水中时，水对容器底的压强．
（2）金属块的密度．

8.如图所示，将一个体积为1.0×10-3m3、重6N的木块用细线系在底面积为400cm2的圆柱形容器的底部。当容器中倒入足够的水使木块被浸没时，求：（g=10N/kg）
（1）木块浸没在水中受到的浮力.
（2）剪断细线后，木块处于静止时，木块露出水面的体积多大.
（3）木块露出水面处于静止后，容器底部所受水的压强减小了多少.

9.小宁为了研究浸在液体中的物体所受浮力的规律，设计了如图所示的实验，他将弹簧测力计一端固定，另一端挂一合金块A，开始他将合金块A浸没在装有水的容器中，容器侧面的底部有一由阀门B控制的出水口，实验时，打开阀门B缓慢放水，放到弹簧测力计的读数不再变化时，立即关闭阀门B，在此过程中金属块始终不与容器底部接触，读出弹簧测力计示数的最小值和最大值分别为22 N和32 N，g取10N/kg．

求：(1)在原图上作出关闭阀门B后水面的大致位置．
(2)合金块A受到的重力．
(3)合金块A受到的最大浮力．
(4)合金块A的密度

10. 为了响应“健康重庆”的号召，小林和爸爸周末到郊外去钓鱼，他在亲近大自然的同时还观察到爸爸在钓鱼前要“试漂”来确定铅坠(铅坠由合金制成)的大小，尽量使“浮标”更灵敏(如图17甲所示)，图17乙是浮标和铅坠的位置示意图。若球形浮标的体积为15cm3，铅坠的密度为
11g/cm3。(取水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)若铅坠在水面下1.2m处，它受到水的压强是多大?
(2)有经验的钓鱼者会使浮标体积的2/3浸入水中，此时浮标受到的浮力是多大?
(3)小林看见爸爸有一种体积为0.5cm3的铅坠，如果使用这种铅坠，浮标静止时浸入水中的体积有多大?(铅坠未接触池底，不计浮标的质量，不计钓线、鱼钩和鱼饵的体积及质量)

11.我国某颗返回式卫星约是一边长为2m的封闭式正方体，其总质量为1.0×l04kg。回收时，落回预定水域的10m深处，假没用如图所示的打捞船上的装置匀速吊起，从卫星的上表面露出水面到下表面刚好离开水面的过程中，卫星受到的浮力是变化的，我们可以用一个恒力来代替，这个恒力的大小等于卫星受到的最大浮力的，不计绳重和绳在水中受到的浮力，以及绳与滑轮间的摩擦。（g取10N/kg，ρ水=1×l03kg/m3)
求：（1）定滑轮的作用是什么？
（2）起吊之前，卫星下表面受到水的压力是多大？
（3）将卫星匀速吊起后在上表面未露出水面之前，作用在钢绳上A点的水平拉力是多大？
（4）将卫星从水底打捞至下表面刚好离开水面的过程中，作用在A点的水平拉力做了多少功？

12.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．

13. 在新农村建设中很多楼房顶上装有如图20所示的太阳能热水器，图21是内部水箱的结构示意图。S l是自动温控开关，当水温低于20℃时闭合，辅助加热电阻R开始加热；当水温高60℃时断开，辅助加热电阻R停止加热。A、B是水箱中两个相同的实心圆柱体，密度为1.8×103kg／m3，悬挂在水箱顶部的压力传感开关S2上。当S2受到竖直向下的拉力达到16 N寸闭合，电动水泵M开始向水箱注水；当拉力小于等于10N时，S2断开，电动水泵M停止注水。取g=10N／kg。

求：(1)若水箱内有100 kg的水，夜晚在辅助加热系统作用下，水温升高了20℃，水吸收的热量。[C水=4.2×103J/(kg·℃)]
(2)A、B的体积均为500cm3，A、B的总重力。
(3)正常情况下水箱中的水面最高时，A受到的浮力。(开关S2下的细绳和A、B间的细绳质量与体积均忽略不计。)