《利用沉浮条件求浮力》典型例题 - 人教版初二下学期物理 - 读趣百科

《利用沉浮条件求浮力》典型例题

1填空题

把一小球放入盛满酒精(密度为$0.8\times {{10}^{3}}\text{kg}/{{\text{m}}^{3}}$)深度为$20\text{cm}$的溢水杯中,它沉入容器底部,从杯中溢出$8\text{g}$酒精,杯底受到酒精的压强为  $\text{Pa}$;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  $\text{8g}$(选填“大于”、“小于”或“等于”).取$g=10\text{N}/\text{kg}$.

填空题答案仅供参考

题目答案

$1.6\times {{10}^{3}}$大于

答案解析

(1)$h=20\text{cm}=0.2\text{m}$,

杯底受到酒精的压强:

$p=\rho gh=0.8\times {{10}^{3}}\text{kg}/{{\text{m}}^{3}}\times 10\text{N}/\text{kg}\times 0.2\text{m}=1.6\times {{10}^{3}}\text{Pa}$;

(2)把小球放在盛满酒精的溢水杯里,

∵小球下沉,

∴小球受到酒精的浮力:

$F_{酒}=G_{排酒}< G_{球}$;$---------------$①

把小球放在盛满水的溢水杯里,

∵小球漂浮,

∴小球受到水的浮力:

$F_{水}=G_{排水}=G_{球}$;$----------------$②

由①②得出:

$G_{排水}> G_{排酒}$,即:排开水的重大于排开酒精的重,

∵$G_{排}=m_{排}g$,

∴$m_{排水}> m_{排酒}$,

∴从杯中溢出水的质量大于$8\text{g}$.

故答案为:$1.6\times 10^{3}$,大于.

2多选题

水平地面上有底面积为$300\text{c}{{\text{m}}^{2}}$、不计质量的薄壁盛水柱形容器$A$,内有质量为$400\text{g}$、边长为$10\text{cm}$、质量分布均匀的正方体物块$B$,通过一根长$10\text{cm}$的细线与容器底部相连,此时水面距容器底$30\text{cm}$(如图所示).计算可得出(    )

A

绳子受到的拉力为$6\text{N}$

B

容器对水平地面的压力是$90\text{N}$

C

剪断绳子,待物块静止后水对容器底的压强变化了$200\text{Pa}$

D

剪断绳子,待物块静止后水平地面受到的压强变化了$200\text{Pa}$

题目答案

AC

答案解析

A.木块的重力: ${{G}_{B}}={{m}_{B}}g=0.4\text{kg}\times 10\text{N/kg}=4\text{N}$,

木块浸没在水中,则${{V}_{排}}={{V}_{木}}={{\left( 10\text{cm} \right)}^{3}}=1000\text{c}{{\text{m}}^{3}}=1\times {{10}^{-3}}{{\text{m}}^{3}}$,

物体浸没时受到的浮力为: ${{F}_{浮}}={{\rho}_{水}}g{{V}_{排}}=1.0\times {{10}^{3}}\text{kg/}{{\text{m}}^{3}}\times 10\text{N/kg}\times 1\times {{10}^{-3}}{{\text{m}}^{3}}=10\text{N}$,

绳子的拉力为: $F={{F}_{浮}}-{{G}_{B}}=10\text{N}-4\text{N}=6\text{N}$;故A正确;

B.容器内水的体积$V=Sh=300\text{c}{{\text{m}}^{2}}\times 30\text{cm}-1000\text{c}{{\text{m}}^{3}}=8000\text{c}{{\text{m}}^{3}}=8\times {{10}^{-3}}{{\text{m}}^{3}}$,

由$\rho =\frac{m}{V}$可得,水的质量${{m}_{水}}=\rho V=1.0\times {{10}^{3}}\text{kg/}{{\text{m}}^{3}}\times 8\times {{10}^{-3}}{{\text{m}}^{3}}=8\text{kg}$,

因不计质量的薄壁盛水柱形容器,

则容器对水平地面的压力$F={{G}_{总}}=\left( {{m}_{水}}+{{m}_{B}} \right)\text{g}=\left( 0.4\text{kg}+8\text{kg} \right)\times 10\text{N/kg}=84\text{N}$,故B错误;

C.物块$B$的重力:$G=mg=0.4\text{kg}\times 10\text{N/kg}=4\text{N}$,

剪断绳子,待物块$B$静止后漂浮,${{F}_{浮}}^{\prime}=G=4\text{N}$;

由${{F}_{浮}}={{\rho}_{液}}g{{V}_{排}}$可得,木块漂浮时排开水的体积:

${{V}_{排}}^{\prime}=\frac{{{F}_{浮}}^{\prime}}{{{\rho}_{水}}g}=\frac{4\text{N}}{1.0\times {{10}^{3}}\text{kg/}{{\text{m}}^{3}}\times 10\text{N/kg}}=4\times {{10}^{-4}}{{\text{m}}^{3}}$;

液面下降的深度为:

$\Delta h=\frac{\Delta {{V}_{排}}}{S}=\frac{1\times {{10}^{-3}}{{\text{m}}^{3}}-4\times {{10}^{-4}}{{\text{m}}^{3}}}{300\times {{10}^{-4}}{{\text{m}}^{2}}}=0.02\text{m}$;

水对容器底的压强变化量:

$\Delta p={{\rho}_{水}}g\Delta h=1.0\times {{10}^{3}}\text{kg/}{{\text{m}}^{3}}\times 10\text{N/kg}\times 0.02\text{m}=200\text{Pa}$.故C正确;

D.绳子断和断之前,容器对桌面的压力不变,受力面积不变,故剪断绳子,待物块静止后水平地面受到的压强没有变化,故D错误;

故选AC.