专题8 密度、压强和浮力综合分析和计算-最新中考物理高频重难点考点专题解读与训练
展开专题8 密度、压强和浮力综合分析和计算(解析版)
密度、压强和浮力综合在近几年中考中出现的频率越来越高,而不再是单纯的考查压强或浮力。压强与浮力的结合很好的浮力与压强知识,还能把压强与压力变化、浮力变化一起考查,涉及到物体密度、液体密度、物体的状态等知识,综合性强,难度大。
1、当一个物体放入盛有液体的圆柱形容器中,物体会在液体在漂浮、悬浮、上浮、下沉或者沉底,会引起液面高低发生变化,从而使得容器底压强、压力发生变化,容器对桌面
| 漂浮 | 悬浮 | 上浮 | 下沉 | 沉底 |
V排与V物的关系 | V物=V排+V露 | V排=V物 | |||
ρ液与ρ物的关系 | ρ液>ρ物 | ρ液=ρ物 | ρ液>ρ物 | ρ液<ρ物 | ρ液<ρ物 |
F浮与G物的关系 | F浮=G物 | F浮=G物 | F浮>G物 | F浮<G物 | F浮<G物 |
液体对容器底的压力 | F=F浮+G液 | ||||
液体对容器底的压强 | |||||
p=ρgh =ρg() | p=ρgh=ρg()=ρg() | ||||
容器对桌面的压力 | F′=G液+G物+G容 | ||||
容器对桌面的压强 |
的压力、压强也跟着发生变化。(S表示容器的底面积)
2、三个相同的容器中装有甲、乙、丙三种不同液体,相同物体A、B、C 放入后(液体不溢出),液面等高:
|
说明 | |
浮力关系 | FA<FB=FC | 甲沉底,F甲<GA,乙悬浮,F乙=GB,丙漂浮F丙=GC,GA=GB=GC |
液体的密度关系 | ρ甲<ρ乙<ρ丙 | FA<FB,VA排=VB排,所以ρ甲<ρ乙; FB=FC,VB排>VC排,所以ρ乙<ρ丙 |
液体对容器底的压强关系 | p甲<p乙<p丙 | h甲=h乙=h丙,ρ甲<ρ乙<ρ丙,所以p甲<p乙<p丙 |
液体对容器底的压力关系 | F甲<F乙<F丙 | S甲=S乙=S丙,p乙<p丙,所以F甲<F乙<F丙 |
容器对桌面的压力关系 | F甲′<F乙′<F丙′ | GB=GC,G甲<G乙<G丙,所以F甲′< F乙′<F丙′ |
容器对桌面的压强关系 | p甲′<p乙′<p丙′ | S甲=S乙=S丙,F甲′<F乙′<F丙′,所以p甲′<p乙′<p丙′ |
(1)同一个物体在不同液体中,物体越靠上,液体密度越大;
(2)对于液体产生的压强、压力先分析(计算)压强,后分析压力;对于固体产生的压强、压力先分析(计算)压力,后分析压强;
(3)物体放入液体中,液面会升高(液体不溢出),液面升高的高度, 增大的压强,通过这个公式把压强和浮力衔接起来。
3、三个体积相同,密度不同物体甲、乙、丙放入同种液体后,液面等高(容器质量忽略不计):
| 说明 | |
物体的密度关系 | ρ甲>ρ乙>ρ丙 | 甲沉底,ρ甲>ρ液,乙悬浮ρ乙=ρ液,丙漂浮,ρ丙<ρ液,故ρ甲>ρ乙>ρ丙 |
物体排开液体体积关系 | V排甲=V排乙>V排丙 | 由图可以读出 |
物体受到的浮力关系 | F浮甲=F浮乙>F浮丙 | ρ液相同,V排甲=V排乙>V排丙 |
物体质量关系 | m甲>m乙>m丙 | 甲沉底,F浮甲<G甲,乙悬浮F浮乙=G乙,丙漂浮,F浮丙=G丙,由于F浮甲=F浮乙>F浮丙,故m甲>m乙>m丙 |
烧杯中的液体对烧杯底的压强关系 | p甲=p乙=p丙 | h甲=h乙=h丙,液体密度相同, 故p甲=p乙=p丙 |
烧杯中的液体对烧杯底的压力关系 | F甲=F乙=F丙 | p甲=p乙=p丙,S容相等,故F甲=F乙=F丙 |
烧杯中液体质量的关系 | m甲液=m乙液<m丙液 | V甲液=V乙液<V丙液,故m甲液=m乙液<m丙液 |
烧杯对桌面的压力大小关系 | F甲′>F丙′=F乙′ | m甲>m乙>m丙,m甲液=m乙液<m丙液,故F甲′> F乙′;F乙′=G乙液+m乙g= G乙液+F浮乙= G乙液+G乙排液=G乙液总;F丙′=G丙液+m丙g= G丙液+F浮丙= G丙液+G丙排液=G丙液总,而由于乙、丙容器内水面相平,则乙、丙容器内水和物体的总重相等,故F丙′=F乙′ |
烧杯底部对桌面的压强大小关系 | p甲′>p丙′=p丙′ | 由于F甲′>F丙′=F乙′,S容相等,故 p甲′>p丙′=p丙′ |
容器对桌面的压力:F=G剩液+G容+G物,当物体漂浮或悬浮时,F=G剩液+G容+G物= G剩液+G容+F浮=
G剩液+G容+G排液=G容+G原液,即物体放入液体中后,容器对桌面的压力不变。
4、外力影响物体状态:
| |||
状态说明 | 绳子、弹簧或物体对物体的拉力阻碍了物体向上运动,使得物体静止 | 物体在测力计、绳子的拉力作用下,不再下沉,使得物体静止 | B对A的压力使得物体A浸入体积增大,浮力增大 |
处理方法 | 对被研究的物体受力分析,根据平衡状态列平衡关系式 | ||
受力分析 | |||
平衡式 | F浮=G+F拉 | F浮=G-F拉 | F浮=G+F压 |
技巧 | 增大的浮力等于拉力 |
| 增大的浮力等于压力 |
5、不同容器底受到的压力、压强及对支持面的压力、压强的比较:
示意图 | |||
容器底受到液体的压强 | p=ρ液gh | ||
容器底受到液体的压力 | F=pS=ρ液ghS=G柱 | ||
Sh<V液 F<G液 | Sh=V液 F=G液 | Sh>V液 F>G液 | |
对支持面的压力 | F′=G液+G容 | ||
对支持面的压强 |
一、中考题型分析
中考中,压强与浮力综合题往往是历届中考中比较难的题目,主要考查浮力、液体压强、固体压强的分析与计算,尤其是把物体放入到液体中压力、压强的变化更是考试的热点。题型主要以选择、填空、计算题的形式考查,大多属于中等偏难的题目,失分率往往很高。分值在2分~6分左右。
二、典例精析
★考点一: 密度、压强和浮力大小的综合比较
◆典例一:(2020常州)一个薄壁密封饮料瓶内装有一些饮料,分别放在装有甲、乙两种液体的容器中,静止后饮料瓶的状态如图所示饮料瓶受到的浮力分别为F浮甲、F浮乙。甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙。则( )
A.F浮甲>F浮乙,ρ甲>ρ乙 B.F浮甲<F浮乙,ρ甲<ρ乙
C.F浮甲=F浮乙,ρ甲>ρ乙 D.F浮甲=F浮乙,ρ甲<ρ乙
◆典例二:(2020锦州)(多选)水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器,分别装有体积相同而密度不同的两种液体。现将质量相同、体积不同的A、B两个小球分别放入甲、乙两容器中,静止时如图所示。则下列说法正确的是( )
A.小球A、B受到的浮力FA=FB B.两容器中液体的密度ρ甲<ρ乙
C.液体对容器底的压强p甲<p乙 D.容器对水平桌面的压力F甲>F乙
★考点二:密度、压强和浮力大小的综合计算
◆典例一:(2020天水)如图甲所示,水平放置的方形容器里有一个重为、棱长为的正方体物块,与容器底部不密合。以的恒定水流向容器内注水,容器中水的深度随时间的变化关系如图乙所示,则:当时,物块在水中处于__ (选填“沉底”“悬浮”或“漂浮” 状态;当时,水对容器底部的压力大小是__ ;图乙中的值是__ ;时段,浮力对物体做功是__ 。
◆典例二:(2020自贡)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?
1、(2020河池)水平桌面上两个相同的烧杯中分别装有甲、乙两种不同液体,将两个不同材料制成的正方体A、B(VA<VB)分别放入两种液体中,静止后如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度较大 B.甲液体对容器底的压力较小
C.甲液体中的物体所受的浮力较大 D.两种液体对容器底的压强相等
2、(2020深圳)如图所示,放在水平桌面上的溢水杯盛满水,用弹簧测力计挂一个实心铁块,示数为F1;将铁块缓慢浸没水中(未接触溢水杯),溢出的水流入小烧杯,弹簧测力计的示数为F2,下列判断正确的是( )
A.水对溢水杯底部的压强p甲<p乙 B.溢水杯对桌面的压力F甲<F乙
C.铁块受到的浮力F浮=F2﹣F1 D.小烧杯中水的重力G=F1﹣F2
3、(2020鞍山)(多选)如图所示,水平桌面上两个完全相同的烧杯甲和乙中装有体积相同的两种不同液体。现将质量相等的A、B两个球(VA>VB),分别放入两烧杯中,A球沉底,B球悬浮。下列说法正确的是( )
A.甲杯内的液体密度大于乙杯内的液体密度
B.A球受到的浮力小于B球受到的浮力
C.将甲杯液体倒入乙杯液体中,B球会下沉
D.甲容器对桌面的压强大于乙容器对桌面的压强
4、(2020阜新)(多选)如图所示,有两个完全相同的物体 A 和 B,A 的下端与物块甲通过轻质细绳相连,B 的上面放着物块乙,A、B 都刚好浸没于水中。则下列说法正确的是( )
A.物体 A 和 B 受到的浮力相等 B.绳的拉力大于乙的重力
C.甲的重力大于乙的重力 D.甲的密度大于乙的密度
5、(2020大庆)一个底部横截面积为的圆柱形薄壁玻璃容器静止于水平桌面上,一个物体悬挂于弹簧秤下端,开始完全浸没在水中处于静止状态,如图甲,此时弹簧秤的读数为;后来缓慢提起物体,直到物体的体积露出水面,如图乙,发现容器底部水的压强减少了,已知,。则下列说法不正确的是( )
A.物体的质量为 B.物体的密度为
C.容器底部对桌面的压力减小 D.弹簧秤的读数变为
6、(2020通辽)水平面上放有甲,乙两个完全相同的容器,容器中装有质量相等的不同液体。现把质量相等的A、B两球放入甲容器中后,A漂浮、B沉底;用线把A、B两球系在一起放入乙容器中(线的质量和体积不计),静止后的状态如图所示,两容器中液面恰好相平。下列说法不正确的是( )
A.B球在甲中排开液体重力小于在乙中排开液体重力
B.A球在甲中所受浮力大于在乙中所受浮力
C.甲容器底所受液体压强小于乙容器底所受液体压强
D.甲容器对水平面压强等于乙容器对水平面压强
7、(2020遵义)将一不吸水、体积为10﹣3m3的长方体缓慢放入装有一定水的圆柱形容器内,如图所示长方体静止时有体积露出水面。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)长方体受到的浮力F浮与重力G的大小关系是:F浮______G,长方体所受浮力F浮=______N;
(2)放入长方体后,水面上升了4cm,容器底部受到水的压强增加了______Pa。
8、(2020绍兴)小敏将质量为20克,体积为25厘米3的塑料块放入水平平衡的容器内(图甲),放手后容器右端下降。撤去塑料块,往容器内缓慢倒入一定量的水,使容器再次水平平衡(图乙),将该塑料块轻轻放入图丙所示位置,放手后容器最终将______(选填“左低右高”,“左高右低”或“水平平衡”)。此时,塑料块所受浮力为______牛。
9、(2020南宁)将一小球轻放入盛满酒精的大烧杯甲中,小球静止后,溢出酒精的质量是80g,小球在酒精中受到的浮力为 ____ N;将其轻放入未装满水、底面积为100cm2的大烧杯乙中,静止后溢出水的质量是45g,水对容器底部的压强加了50Pa,则乙杯中水面升高 ___ cm;小球的密度是 ___ kg/m3。(, )
10、(2020贵港)如图甲所示,柱形薄壁容器的底面积为500,内装深度大于10cm的某种液体。物体C是一个体积为1000的均匀正方体,质量为600g,在液体中静止时,有体积露出液面。另有A、B两个实心长方体,其中A的重力为2N:B的重力为5.4N,体积为200,底面积为50。()求:
(1)物体C受到的重力是多少?
(2)液体的密度是多少?
(3)把A单独放在物体C上表面中心位置,物体C静止时如图乙所示。放置物体A前后,容器底受到液体压强的变化量是多少?(此过程中液体没有溢出)
(4)把B单独放在物体C上表面中心位置,当物体C静止时,物体B对物体C的压强是多少?
11、(2020广西)如图甲所示,在物体A上放有底面积为1×10﹣2m2,质量为0.1kg的薄壁形容器,容器内装有深度为0.1m的某种液体时,液体对容器底部的压强为1000Pa。现用轻质细长硬杆连接长方体B,使其缓慢浸没于液体中(液体始终未溢出)。硬杆把物体B压在容器底部,且对B施加2N竖直向下的力时,容器对A的压强比未放入物体B时变化了600Pa,A上表面的受力面积为8×10﹣3m2。图24乙是液体对容器底部的压强p与物体B下表面浸入液体中深度H的图象。求:
(1)容器中液体的密度;
(2)B未浸入液体时,容器对A的压力;
(3)B浸没在液体中时受到的浮力;
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