中考物理一轮复习微专题6 密度、压强、浮力综合计算课件（鲁科版）

这是一份中考物理一轮复习微专题6 密度、压强、浮力综合计算课件（鲁科版），共35页。
模型1 物体处于漂浮、悬浮状态1．[2025·乐山]如图所示，某同学用一个上端开口的圆柱形厚底空塑料瓶和装有水的圆柱形水槽制作了一个浮力秤，用于测量质量．空塑料瓶质量为120 g，塑料瓶底面积为20 cm2，水槽底面积为120 cm2，瓶身能够浸入水中的最大长度为18 cm，使用过程中水不溢出，塑料瓶始终漂浮且瓶身保持竖直．已知水的密度为1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，不考虑塑料瓶侧壁的厚度．求：
(1)空载时塑料瓶受到的浮力；(2)浮力秤的最大称量值；(3)浮力秤空载时和最大称量时水槽内水面的高度差．
解：(1)空载时塑料瓶受到的浮力F浮1等于塑料瓶的重力G瓶，F浮1＝G瓶＝0.12 kg×10 N/kg＝1.2 N；(2)瓶身浸入水中的最大长度为18 cm，此时V排＝s瓶h＝20 cm2×18 cm＝360 cm3＝3.6×10－4m3；此时塑料瓶受到的浮力为F浮2＝ρ水gV排＝1×103 kg/m3×10 N/kg×3.6×10－4m3＝3.6 N，此时所载物体的重力为G物＝F浮2－G瓶＝3.6 N－1.2 N＝2.4 N，浮力秤的最大称量值为mmax＝
(3)浮力秤空载时和最大称量时塑料瓶浸入水中的体积变化量为水槽内水面的高度差为
2．[2025·湖北]长江口二号古船是用整体打捞技术提取的宝贵水下文化遗产．如图甲所示，打捞船可看作中间开着方井的长方体，俯瞰为 型结构．如图乙所示，将古船及周围泥沙封闭成总质量为8×106 kg、体积为6×103 m3的箱体，打捞船甲板上的机械通过钢缆将箱体匀速提升至方井中．(g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3，不计水的阻力和钢缆质量)
(1)求箱体的重力；(2)求箱体出水前所受的浮力和钢缆的总拉力；(3)箱体出水前，打捞船浸入水中的深度为1.5 m，如图丙．箱体部分出水后在方井中静止时，钢缆总拉力为5.3×107 N，求此时打捞船浸入水中的深度．( 型打捞船上表面阴影部分面积取3.3×103 m2)
解：(1)总质量为8×106 kg的重力为G＝mg＝8×106 kg×10 N/kg＝8×107 N；(2)根据阿基米德原理知，浮力为F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6×103 m3＝6×107N；钢缆的总拉力F＝G－F浮＝8×107 N－6×107 N＝2×107 N；
(3)捞船上表面阴影部分面积取3.3×103 m2；根据平衡条件知，F＋G＝F浮＝ρ水gV′排；出水前：2×107N＋G＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3.3×103 m2×1.5 m；出水后：5.3×107N＋G＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3.3×103 m2×h；解得：h＝2.5 m.
模型2 通过外力使物体露出、浸入水中3．[2025·自贡]小张有一底面积S1＝50 cm2、高H＝8 cm的长方体物块，将物块悬挂在弹簧测力计下端，测力计读取如图甲．取来一底面积为S2＝100 cm2的薄壁圆柱形容器，盛入足量水静置于水平桌面上，将物块放入水中，物块静止时漂浮在水面上，如图乙．再将一小铁块放在物块上表面，静止时，物块上表面刚好与液面相平，如图丙．以上过程中没有水溢出且物块不吸水，g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3.求：
(1)漂浮状态的物块露出水面的高度h；(2)小铁块放在物块上表面前后，水对容器底部压强的增加量Δp.
解：(1)如图甲所示，测力计分度值为0.2 N，示数为3 N，则物块重力G＝3 N，图乙中，物块漂浮，则浮力为F浮＝G＝3 N，由F浮＝ρgV排可得，排开水的体积：则漂浮状态的物块露出水面的高度h＝H－h浸＝8 cm－6 cm＝2 cm；
(2)小铁块放在物块上表面前后，物块上表面刚好与液面相平，则排开水的体积增加量为：ΔV排＝S1h浸＝50 cm2×2 cm＝100 cm3，则水位上升的高度为：则小铁块放在物块上表面前后，水对容器底部压强的增加量Δp＝ρgΔh＝1×103 kg/m3×10 N/kg×0.01 m＝100 Pa.
4．[2025·安徽]某兴趣小组要测量一实心圆柱体(不吸水且不溶于水)的密度，进行了如下操作：用一根不可伸长的细线将圆柱体竖直悬挂在铁架台上并保持静止，将一盛有水的柱形容器放在水平升降台上，容器和升降台整体安放在圆柱体的正下方，使容器内的水面与圆柱体下表面恰好不接触，测得容器内水的深度为h1＝10 cm，如图所示；缓慢调节升降台使细线恰好伸直且无拉力，测得容器上升的高度为h2＝8 cm，整个过程没有水溢出，圆柱体始终处于竖直状态．已知圆柱体的高为H＝20 cm，圆柱体与容器的底面积之比为S1∶S2＝1∶3，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，不计容器壁厚度．求：
(1)调节升降台前水对容器底部的压强p；(2)调节升降台后圆柱体浸入水中的深度h；(3)圆柱体的密度ρ.
解：(1)调节升降台前水对容器底部的压强为p＝ρ水gh1＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m＝103 Pa；(2)初始状态，容器内水面与圆柱体下表面恰好不接触，此时容器内水的体积可表示为V水＝S2h1，缓慢调节升降台后使细线恰好伸直且无拉力，此时升降台上升的高度为h2＝8 cm，圆柱体下表面距容器底的高度为h1－h2＝2 cm，
此时容器内水的体积可表示为：V水＝S2×(h1－h2)＋(S2－S1)×h，其中S1∶S2＝1∶3，水的体积不变，则可列方程为S2h1＝S2×(h1－h2)＋(S2－S1)×h，代入已知条件解得h＝12 cm；
(3)细线恰好伸直无压力，说明此时圆柱体处于漂浮状态，V排＝S1h，由阿基米德原理得F浮＝G排＝ρ水gV排＝ρ水gS1h…①，G＝mg＝ρ物V物g＝ρ物S1Hg…②，由浮沉条件可知，漂浮时F浮＝G，即①②两式相等，联立化简可得圆柱体的密度为 ＝0.6×103 kg/m3.
模型3 注水、排水5．[2025·泸州]科创小组的同学设计了如图甲所示的力学综合实验装置．力传感器A上端固定在水平杆上，下端通过竖直轻杆与正方体E相连，水平升降台上放有溢水杯C和力传感器B，小桶D放在力传感器B上，溢水杯C中的水面刚好与溢水口齐平．水平升降台匀速上升，当t＝0时，正方体E刚好接触水面，之后排开的水全部流入小桶D中，力传感器B的示数FB随时间t变化的关系如图乙所示．已知g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3.
(1)当力传感器B的示数FB＝5 N时，求正方体E受到的浮力；(2)求升降台匀速上升的速度；(3)当t＝10 s时，力传感器A的示数FA＝2 N，求正方体E的密度．
解：(1)根据阿基米德原理，浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开液体所受的重力，由图乙可知，小桶的重力G桶＝FB＝1 N，当FB1＝5 N时，排开水的重力：G排＝FB1－G桶＝5 N－1 N＝4 N，即正方体E受到的浮力：F浮＝G排＝4 N，
(2)由图乙可知，正方体E从刚接触水面到刚好完全浸没所用的时间：t＝10s，正方体E完全浸没时排开水的重力G排总＝FB总－G桶＝11 N－1 N＝10 N，正方体E完全浸没时受到的浮力F浮总＝G排总＝10 N，根据F浮＝ρgV排可得正方体的体积；
(3)当t＝10 s时，正方体E已经完全浸没在水中，此时力传感器A的示数FA＝2 N，由前面计算可知，如果正方体E的密度大于水，根据称重法可得正方体E的重力G＝F浮总＋FA＝10 N＋2 N＝12 N，正方体E的质量正方体E的密度：
如果正方体E的密度小于水，根据称重法可得正方体E的重力：G′＝F浮总－FA＝10 N－2 N＝8 N，正方体E的质量 正方体E的密度：故正方体E的密度为1.2×103 kg/m3或0.8×103 kg/m3.
6．[2025·德阳]如图甲所示，“国之重器”起重船起吊重物时，需通过抽水机将一侧水舱里的水抽向另一侧水舱来保持起重船平衡．如图乙所示，小兰设计了一种采用力传感器感知抽水量的长方体水舱模型，水舱中装有V＝0.014 m3的水，其底面积S＝0.04 m2.A是固定在顶端的力传感器，能够显示A对B的压力或拉力的大小；B是质量和体积均可忽略的细直硬杆，不考虑B的形变，B的上端与力传感器A连接，下端与物体C连接；物体C是质量m＝0.5 kg、底面积SC＝0.01 m2的圆柱体．用抽水机将水抽出的过程中，力传感器示数F的大小随抽出水的体积V变化的图像如图丙所示．当物体C的下端刚好露出水面，此时已抽出水的体积V抽＝0.01 m3.已知ρ水＝1.0×103kg/m3.求：
(1)物体C的重力；(2)物体C完全浸没时排开水的体积；(3)当力传感器示数为2 N时，水对水舱模型底部的压强．
解：(1)物体C的重力为GC＝mCg＝0.5 kg×10 N/kg＝5 N；(2)当物体完全浸没时，由图可知杆对物体C的压力为F＝15 N，则物体受到的浮力为F浮＝G＋F＝5 N＋15 N＝20 N，物体C完全浸没时排开水的体积为V排＝
(3)当物体C的下端刚好露出水面，剩余水的体积V剩＝V－V抽＝0.014 m3－0.01m3＝0.004m3；C的下端离水舱模型底部的距离为
当力传感器示数为2 N时①若杆对物体C的压力为F1＝2 N，此时的浮力为F浮1＝G＋F1＝5 N＋2 N＝7 N，物体C排开水的体积为物体C浸在水中的深度为
此时水舱中水的深度：H＝h0＋h1＝0.1 m＋0.07 m＝0.17 m；剩余的水对舱底的压强：p＝ρ水gH＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.17 m＝1.7×103 Pa；
②若杆对物体C的拉力为F2＝2 N，此时的浮力为F浮2＝G－F2＝5 N－2 N＝3 N，物体C排开水的体积为V排2＝ ＝3×10－4m3；物体C浸在水中的深度为