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    第09讲 系绳物体的浮力问题-中考物理重点核心知识点专题讲练(全国通用)

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    第09讲 系绳物体的浮力问题-中考物理重点核心知识点专题讲练(全国通用)

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    这是一份第09讲 系绳物体的浮力问题-中考物理重点核心知识点专题讲练(全国通用),文件包含第09讲系绳物体的浮力问题-中考物理重点核心知识点专题讲练全国通用解析版docx、第09讲系绳物体的浮力问题-中考物理重点核心知识点专题讲练全国通用原卷版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共51页, 欢迎下载使用。


    第09讲 系绳物体的浮力问题

    类型一:物体下方有绳子

    【例1】如图所示,将一体积为1dm3,密度为0.6×103kg/m3的正方体木块,用细线系在底面积为500cm2的圆柱形容器的底部,在容器中倒入30cm深的水使木块完全浸没时,木块上表面距水面5cm,下列说法中正确的是(  )

    A.木块下表面受到水的压强是500Pa
    B.细线对木块的拉力为6N,方向竖直向下
    C.剪断细线,待木块静止时,容器对桌面的压强变化了80Pa
    D.剪断细线,待木块静止时,液体对容器底部的压强变化了80Pa
    【答案】D
    【详解】A.木块的体积为
    V木=1dm3=10-3m3
    所以木块的边长为
    a=3V=310-3m3=0.1m
    因为木块上表面距水面5cm,所以木块下表面距离水面为
    h=10cm+5cm=15cm=0.15m
    所以木块下表面受到水的压强为
    p液=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa
    故A错误;
    B.木块在水中受到的浮力为
    F浮=ρ液gV排=ρ液gV木=1000kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N
    因为木块的密度为0.6×103kg/m3,故木块的质量为
    m木=ρ木V木=0.6×103kg/m3×1×10-3m3=0.6kg
    木块的重力为
    G=mg=0.6kg×10N/kg=6N
    细线对木块的拉力为
    F拉=F浮-G=10N-6N=4N
    方向竖直向下,故B错误;
    C.细线剪断前后,容器对桌面的压力不变,受力面积不变,因此剪断细线,待木块静止时,容器对桌面的压强没有变化,故C错误;
    D.剪断细线,木块处于静止时,木块漂浮,受到的浮力等于木块的重力,此时木块受到的浮力为
    F浮'=G=6N
    所以此时木块排开水的体积为
    V排=F浮'ρ水g=6N1000kg/m3×10N/kg=6×10-4m3
    此时木块露出水面的体积为
    V露=V-V排=1×10-3m3-6×10-4m3=4×10-4m3
    液面下降的高度为
    Δh=V露S=4×10-4m3500×10-4m2=8×10-3m
    剪断细线,待木块静止时,液体对容器底部的压强变化量为
    p=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10-3m=80Pa
    故D正确。
    故选D。



    1.(2022·福建南平·统考二模)如图,柱状容器底面积为200 cm2,下方装有一阀门,细绳一端固定在容器底部,另一端与重为7 N、边长为10 cm的不吸水正方体木块相连,往容器内倒入水至木块上表面刚好与水面相平,拉直的细绳长为20 cm,之后从阀门放出300 g的水,则(  )

    A.放水前,木块受到水向上的压力是7 N
    B.放水前,细绳的拉力10 N
    C.放水后,木块受到的浮力7 N
    D.放水后,容器底部受到水的压强为2.85×103 Pa
    【答案】C
    【详解】A.放水前,木块受到水向上的压强是
    p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×10×10-2m=1000Pa
    放水前,木块受到水向上的压力是
    F=pS=1000Pa×10×10×10-4m2=10N
    故A错误;
    B.放水前,上表面的压力为0,故浮力的大小为10N,细绳的拉力
    F拉=F浮-G=10N-7N=3N
    故B错误;
    C.从阀门放出300 g的水,则放出水的体积为
    ΔV=Δmρ=300g1g/cm3=300cm3
    水面下降的深度为
    Δh水=ΔV水SB-S木=300cm3200cm3-10cm×10cm=3cm
    放水后,排开水的体积为
    V排=10cm×10cm×10cm-3cm=700cm3=7×10-4m3
    放水后,木块受到的浮力
    F浮'=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×7×10-4m3=7N
    故C正确;
    D.放水后,容器底部受到水的压强为
    p'=ρgh'=1×103kg/m3×10N/kg×10+20-3×10-2m=2700Pa
    故D错误。
    故选C。
    2.(2022·重庆开州·校考一模)如图甲所示,底面积200cm2的轻质薄壁柱形容器放置于水平桌面上。底面积100cm2,高度16cm的柱体A通过不可伸长的细线与容器底部相连。向容器中注入某种液体,细线上拉力F与容器中液体深度h的关系如图乙所示,当液体深度h为30cm时,马上停止注入液体并切断细线,下列说法中错误的是(  )

    A.液体的密度为0.8g/cm3
    B.柱体A的密度为0.6g/cm3
    C.切断细线到A静止时,A上升的高度为10cm
    D.切断细线,待A静止后,液体对容器底部的压强是2240Pa
    【答案】C
    【详解】AB.由图乙可知,当容器中液体深度h1=24cm时,柱体A恰好浸没,此时细线上拉力为3.2N,此时柱体A排开液体的体积
    V排=VA=SAhA=100cm2×16cm=1600cm3=1.6×10﹣3m3
    柱体A受到的浮力
    F浮=ρ液gV排=ρ液g×1.6×10﹣3m3
    因柱体A恰好浸没时受到竖直向上的浮力、竖直向下重力和细线的拉力作用处于平衡状态,所以,由柱体A受到的合力为零可得
    F浮=GA+F

    ρ液g×1.6×10﹣3m3=GA+F①
    细绳的长度
    L=h1﹣hA=24cm﹣16cm=8cm
    由图乙可知,当容器中液体深度h2=20cm时,细线刚好拉直,但柱体仍然漂浮,此时柱体A排开液体的体积
    V排′=SA(h2﹣L)=100cm2×(20cm﹣8cm)=1200cm3=1.2×10﹣3m3
    由物体漂浮条件可得
    GA=F浮′=ρ液gV排′=ρ液g×1.2×10﹣3m3②
    由①②可得
    ρ液=Fg×4×10-4m3=3.2N10N/kg×4×10-4m3=0.8×103kg/m3=0.8g/cm3
    又有
    GA=mAg=ρAVAg
    代入②可得
    ρA=1.2×10-3m3VA×ρ液=1.2×10-3m31.6×10-3m3×0.8×103kg/m3=0.6×103kg/m3=0.6g/cm3
    故AB正确,不符合题意;
    C.柱形容器内液体的体积
    V液=S容h﹣VA=200cm2×30cm﹣1600cm3=4400cm3
    切断细线到A静止时,柱形容器内液体的深度
    h'=V液+V排'S容=4400cm3+1200cm3200cm2=28cm=0.28m
    因物体漂浮时,浸没的深度
    h浸=h2﹣L=20cm﹣8cm=12cm
    所以A上升的高度
    △h=h′﹣h浸﹣L=28cm﹣12cm﹣8cm=8cm
    故C错误,符合题意;
    D.切断细线,待A静止后,液体对容器底部的压强
    p=ρ液gh′=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.28m=2240Pa
    故D正确,不符合题意。
    故选C。
    3.(2022·内蒙古通辽·统考一模)在水平桌面上有一个盛有水的容器,木块用细线系住没入水中,如图甲所示,将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有25的体积出水面,如图乙所示,下列说法正确的是(  )

    A.甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是5:3
    B.甲、乙两图中,水对容器底部的压强大小相等
    C.甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是2:5
    D.甲图中容器对水平桌面的压力小于乙图中容器对水平桌面的压力
    【答案】AC
    【详解】A.根据题意可知,在甲图中木块排开水的体积与乙图中木块排开水的体积之比为5:3,根据F浮ρ液gV排,可知所受到的浮力之比等于排开水的体积之比为5:3,故A正确;
    B.由图可知,由于甲、乙两图中木块排开水的体积不同,容器中水面的深度不同,根据公式p=ρgh可知,水对容器底部的压强大小也不相等,故B错误;
    C.甲图中绳子的拉力
    F拉=F甲浮-G
    甲图中物体受到的浮力
    F甲浮=ρ液gV物
    乙图中的浮力
    F乙浮=G=35ρ液gV物
    综上可知
    F拉=25ρ液gV物
    所以甲图中细线对木块的拉力与木块所受浮力之比为2:5,故C正确;
    D.由于甲、乙容器中水的质量和木块的质量相同,它们所受的重力也相同,故对水平桌面的压力也相同,故D错误。
    故选AC。
    4.(2022·安徽马鞍山·校考一模)如图所示,用细线系着体积为600cm3、密度为0.6g/cm3的长方体木块,静置于水中(水的密度为1.0×103kg/m3)。求:
    (1)木块所受的F浮大小。
    (2)细线对木块的拉力F大小。
    (3)若木块上下底的面积均为100cm2,剪断细线后,求木块最终静止时,其底部所受水的压强大小(木块最终静止时上下底面与水面平行)。

    【答案】(1)6N;(2)2.4N;(3)360Pa
    【详解】(1)由于木块完全浸没在水中,所以排开水的体积为
    V排=V木=600cm3=6×10-4m3
    木块所受的浮力为
    F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10-4m3=6N
    (2)由ρ=mV可得木块的质量为
    m木=ρ木V木=0.6g/cm3×600cm3=360g=0.36kg
    木块的重力为
    G木=m木g=0.36kg×10N/kg=3.6N
    对木块进行受力分析可知,木块受到重力、浮力和拉力的作用,根据力的平衡可知
    F浮=F拉+G
    所以,绳子对木块的拉力为
    F拉=F浮-G=6N-3.6N=2.4N
    (3)细线剪断后,当木块静止时,木块处于漂浮状态,则
    F浮′=G=3.6N
    根据F浮=ρ水gV排可得木块排开水的体积为
    V排'=F浮'ρ水g=3.6N1.0×103kg/m3×10N/kg=3.6×10﹣4m3
    根据V=Sh知木块底部的深度为
    h=V排S=3.6×10-4m3100×10-4m2=0.036m
    木块底部所受水的压强为
    p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.036m=360Pa
    答:(1)木块所受的F浮大小为6N;
    (2)细线对木块的拉力F大小为2.4N;
    (3)木块底部所受水的压强为360Pa。
    5.(2022·四川南充·统考二模)放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器(容器质量不计)底面积为10-4m2,将一体积为2×10-4m3木块放入水中静止时,有15体积露出水面,如图甲所示;用一根质量和体积不计的细线把容器底和木块底部中心连接起来,如图乙所示(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。求:
    (1)甲图中木块排开水的重力;
    (2)木块的密度;
    (3)若把乙图中的绳子剪断,待木块静止后,水对容器底部减小的压强是多少?

    【答案】(1)1.6N;(2)0.8×103kg/m3;(3)4×103Pa
    【详解】解:(1)甲图中木块处于漂浮状态,有15体积露出水面,则

    V排=1-15V木=45V木=45×2×10-4m3=1.6×10-4m3
    则木块排开水的重力为
    G排=F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1.6×10-4m3=1.6N
    (2)因为木块处于漂浮状态,所以木块的重力
    G木=F浮=1.6N
    由G=mg可知,木块的质量为
    m=G木g=1.6N10N/kg=0.16kg
    则木块的密度为
    ρ木=m木V木=0.16kg2×10-4m3=0.8×103kg/m3
    (3)由题意可知,绳子剪断,待木块静止后,木块排开水的体积减小量
    ΔV=2×10-4m3-1.6×10-4m3=4×10-5m3
    则水的深度的变化量为
    Δh=ΔVS=4×10-5m310-4m2=0.4m
    水对容器底部减小的压强为
    Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4×103Pa
    答:(1)甲图中木块排开水的重力为1.6N;
    (2)木块的密度为0.8×103kg/m3;
    (3)若把乙图中的绳子剪断,待木块静止后,水对容器底部减小的压强是4×103Pa。
    6.(2022·辽宁沈阳·统考二模)如图所示,水平桌面上放一个底面积为20cm2的圆柱形容器(厚度忽略不计),将一个边长为10cm的正方体物块用细线(重力和体积忽略不计)与容器底部连在一起,向容器中注水,当物块有一半浸没水中时,细线长为5cm,物块受到的拉力为1N。求:(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
    (1)物块受到的浮力;
    (2)物块的密度;
    (3)容器底部受到水的压力。

    【答案】(1)5N;(2)0.4×103kg/m3;(3)2N
    【详解】解:(1)物块的体积
    V=10cm×10cm×10cm=103cm3=1×10-3m3
    物块有一半浸没水中,物块排开水的体积
    V排=12V=12×103cm3=500cm3
    物块受到的浮力
    F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×500×10-6m3=5N
    (2)物块静止时受到三个力的作用:竖直向下的重力和拉力、竖直向上的浮力,则物块的重力
    G=F浮-F拉=5N-1N=4N
    物块的密度
    ρ=mV=GgV=4N10N/kg×1×10-3m3=0.4×103kg/m3
    (3)水的深度
    h=l线+h浸=5cm+5cm=10cm=0.1m
    容器底部受到水的压力
    F=pS=ρ水ghS=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m×20×10-4m2=2N
    答:(1)物块受到的浮力是5N;
    (2)物块的密度是0.4×103kg/m3;
    (3)容器底部受到水的压力是2N。
    7.(2022·辽宁沈阳·统考模拟预测)如图,平底柱形薄容器(体积、质量忽略不计)放置在水平桌面上,容器底面积为200cm2,正方体塑料块的边长为10cm,用细线拉住塑料块,静止后塑料块浸入水中的深度为6cm,此时细线被拉直,长为14cm。(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ塑料=0.5×103kg/m3,g取10N/kg)计算:
    (1)塑料块受到的浮力;
    (2)塑料块所受拉力;
    (3)容器对桌面的压强。

    【答案】(1)6N;(2)1N;(3)1950Pa
    【详解】解:(1)塑料块排开水的体积为
    V排=a2h1=(10cm)2×6cm=600cm3=6×10-4m3
    塑料块受到的浮力
    F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10-4m3=6N
    (2)塑料块的重力为
    G=mg=ρ塑料gV=0.5×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)3=5N
    塑料块受竖直向上的浮力、竖直向下的重力和向下的拉力的作用,处于静止状态,根据力的平衡条件可得塑料块所受拉力为
    F拉=F浮-G=6N-5N=1N
    (3)水的体积为
    V水=SL绳+h1-V排=200cm2×14cm+6cm-600cm3=3400cm3=3.4×10-3m3
    水的重力为
    G水=m水g=ρ水gV水=1.0×103kg/m3×10N/kg×3.4×10-3m3=34N
    容器对桌面的压力
    F=G水+G=34N+5N=39N
    容器对桌面的压强为
    p=FS=39N200×10-4m2=1950Pa
    答:(1)塑料块受到的浮力为6N;
    (2)塑料块所受拉力为1N;
    (3)容器对桌面的压强为1950Pa。
    8.(2022·山东日照·统考一模)如图,柱状容器下方装有一阀门,容器底面积为S=200cm2,另有一边长为L1=10cm的正方体木块,表面涂有很薄的一层蜡,防止木块吸水(蜡的质量可忽略),现将木块用细绳固定在容器底部,再往容器内倒入一定量的水,使木块上表面刚好与水面相平,绳长L2=20cm,木块的密度为ρ木=0.6×103kg/m3。求:
    (1)图中水对容器底的压强?
    (2)若从阀门放出m1=300g的水后,木块受到的浮力多大?
    (3)若从阀门继续放出m2=200g的水后,细绳的拉力多大?

    【答案】(1)3×103Pa;(2)7N;(3)0
    【详解】解(1)水的深度为
    h=L1+L2=10cm+20cm=30cm=0.3m
    故图中水对容器底的压强
    p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa
    (2)若从阀门放出m1=300g的水后,则放出水的体积为
    V1=m1ρ=300g1g/cm3=300cm3
    则水面下降的高度为
    h1=V1S容-S木=300cm3200cm2-10cm×10cm=3cm
    则排开液体的体积为
    V=S木h=10cm×10cm×10cm-3cm=700cm3
    木块受到的浮力
    F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×700×10-6m3=7N
    (3)若从阀门继续放出m2=200g的水后,则放出水的体积为
    V2=m2ρ=200g1g/cm3=200cm3
    水面再下降的高度为
    h2=V2S容-S木=200cm3200cm2-10cm×10cm=2cm
    则排开液体的体积为
    V=S木h=10cm×10cm×10cm-3cm-2cm=500cm3
    木块受到的浮力
    F浮'=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×500×10-6m3=5N
    木块的重力为
    G=mg=ρ木Vg=0.6×103kg/m3×10×10-2m3×10N/kg=6N
    浮力小于重力,会沉底,但是在放水的过程中,当浮力等于重力,即漂浮后,液面降低,排开液体的体积不变,水和木块一起下降,故此时绳子的拉力为0N。
    答:(1)图中水对容器底的压强为3×103Pa;
    (2)若从阀门放出m1=300g的水后,木块受到的浮力
    (3)但是在放水的过程中,当浮力等于重力,即漂浮后,液面降低,排开液体的体积不变,水和木块一起下降,故此时绳子的拉力为0N。
    9.(2022·河北廊坊·校联考一模)一边长为10cm的正方体物块,用细线系在底面积为200cm2的圆柱形容器底部,向容器内加水,物块上浮,被拉直后的细线长10cm。当物块一半体积浸入水中时(如图甲),细线拉力为3N;继续加水,当物块刚好浸没时(如图乙),停止注水,并剪断细线,使物块上浮直至漂浮,求:(g=10N/kg)。
    (1)物块处于图甲所示状态时所受浮力大小;
    (2)物块密度;
    (3)剪断细线后,物块漂浮时,水对容器底部的压强。

    【答案】(1)5N;(2)0.2×103kg/m3;(3)1.6×103Pa
    【详解】(1)物块的体积为
    V=L3=(0.1m) 3=1×10﹣3m3
    物块处于图甲所示状态时所受浮力大小为
    F浮=ρ水V排g=ρ水12Vg=1×103kg/m3×12×1×10﹣3m3×10N/kg=5N
    (2)对甲图中的物块受力分析知物块的重力为
    G=F浮﹣F拉=5N﹣3N=2N
    由公式G=mg得物块的质量为
    m物=Gg=2N10N/kg=0.2kg
    物块的密度为
    ρ=m物V=0.2kg1×10-3m3=0.2×103kg/m3
    (3)当物块刚好浸没时容器中水的深度为绳子的长度与物块的边长之和,即此时水的深度为
    h=10cm +10cm =20cm
    由公式F浮=ρgV排得当剪断细绳后物块漂浮时排开的水的体积为
    V排′=F浮ρ水g=Gρ水g=2N1×103kg/m3×10N/kg=2×10﹣4m3
    当剪断细绳时,水面下降的高度为
    Δh=V-V排‘S容=1×10-3m3-2×10-4m3200×10-4m2=0.04m=4cm
    水面下降后水的深度为
    h′=h﹣Δh=20cm﹣4cm=16cm
    剪断细线后,物块漂浮时,水对容器底部的压强为
    p=ρ水gh′=1.0×103kg/m3×10N/kg×16×10﹣2m=1.6×103Pa
    答:(1)物块处于图甲所示状态时所受浮力大小5N;
    (2)物块密度0.2×103kg/m3;
    (3)剪断细线后,物块漂浮时,水对容器底部的压强1.6×103Pa。
    10.(2022·北京海淀·北京市师达中学校考一模)如图所示,将一盛有水的圆柱形容器置于水平桌面上,用细线将一个小球固定在容器底部,当小球完全浸没在水中静止时,细线对小球的拉力为 F。已知小球的重力 G=8N,小球的体积为 10-3m3,水的密度 ρ=1.0×103kg/m3,g 取 10N/kg。求:

    (1)小球完全浸没在水中静止时,所受浮力的大小;
    (2)细线对小球的拉力 F 的大小。
    【答案】(1) 10N;(2) 2N
    【详解】(1) 根据阿基米德原理
    F浮=ρ水gV排=ρ水gV球=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N
    (2) 此时小球处于平衡状态,分析小球受力情况,分别受重力,方向竖直向下,浮力,方向竖直向上,绳子拉力,方向竖直向下,所以
    G=F浮+F拉
    F拉=F浮-G=10N-8N=2N
    答:(1) 小球完全浸没在水中静止时,所受浮力的大小为10N。
    (2) 细线对小球的拉力 F 的大小为2N。
    11.(2022·重庆·校联考模拟预测)如图所示,木块用细绳系在容器的底部,向容器内倒入一定量的水,此时水的深度为20cm,容器底部受到的压强为_______Pa;如果当木块的一半体积浸没在水中时,绳对木块的拉力是5N,当木块全部浸没在水中时,绳对木块的拉力是30N,则木块的重力是________N。

    【答案】     2000     20
    【详解】[1]由液体压强p=ρgh可得,容器底部受到的压强为
    p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10-2m=2×103Pa
    [2]当木块的一半体积浸没在水中时,绳对木块的拉力是5N,则由F浮=G+F拉可得
    ρ水g12V-G=5N
    当木块全部浸没在水中时,绳对木块的拉力是30N,则
    ρ水gV-G=30N
    联立上述两式可得
    ρ水g12V=25N

    V=2×25N1.0×103kg/m3×10N/kg=5×10-3m3
    所以,木块的重力是
    G=ρ水gV-30N=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-3m3-30N=20N
    12.(2022·上海·校联考模拟预测)如图所示,重为10牛的物体在细绳的作用下静止在水中,物体的体积为2×10-3米3,物体所受的浮力为_______牛,方向________.当剪断细线时,物体所受合力的大小________(选填“变大”、“不变”或“变小”).

    【答案】     19.6     竖直向上     变大
    【详解】物体所受的浮力为F浮=ρ液gV排=103Kg/m3×9.8N/Kg×2×10-3米3=19.6N,方向竖直向上;剪断细线前,物体处于平衡状态,合力为零.剪断细线时,合力大小为19.6N-10牛=9.6N,所以,当剪断细线时,物体所受合力的大小变大.

    类型二:物体上方有绳子

    【例2】如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总重为2N,将一个重力为1.6 N、体积为2×10-4 m3的长方体实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中,则细线对物体A的拉力为___________N。当把细线剪断后,物体A静止时受到的浮力为___________N,此时台秤的示数为___________。(g=10N/kg)

    【答案】     0.6     1.6     3.6N
    【详解】[1]根据F浮=ρ液gV排可知,物体A的一半浸入水中时受到的浮力
    F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×12×2×10-4m3=1N
    则此时物体A共受到重力、浮力和细线的拉力作用,且
    G=F浮+F拉
    则细线对物体A的拉力为
    F拉=G-F浮=1.6N-1N=0.6N
    [2]物体A的质量
    m=Gg=1.6N10N/kg=0.16kg
    物体A的密度
    ρ=mV=0.16kg2×10-4m3=0.8×103kg/m3<ρ水
    所以当把细线剪断后,物体A在水中漂浮,则
    F浮'=G=1.6N
    [3]根据力的作用的相互性可知,物体A对水向下的作用力
    F压=F浮'=1.6N
    根据力的平衡的条件可知,托盘台秤的示数等于烧杯和水的重力、物体A对水向下的作用力之和,即
    F=G总+F压=2N+1.6N=3.6N



    13.(2022·江苏无锡·江苏省锡山高级中学实验学校校考一模)如图所示,两只完全相同的盛水容器放在台秤上,用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球(ρ铅>ρ铝),两球全部没入水中,此时容器中水面高度相同,设绳的拉力分别为T1和T2,台秤的示数分别为F1和F2,则(  )

    A.F1=F2,T1=T2 B.F1T2
    C.F1=F2,T1>T2 D.F1>F2,T1 【答案】C
    【详解】对于悬吊在水中的球来说,它受到自身的重力G、水对它的浮力F和悬线对它的拉力T三个力的作用而处于平衡,则此三力间应有关系是
    T=G-F
    以题述的铅球和铝球相比较,由于两者是质量相等的实心球,故G1=G2,由于铅的密度大于铝的密度,则铅球的体积小于铝球的体积,由于两者均浸没于水中,所以铅球所受水的浮力F浮1小于铝球所受水的浮力F浮2,即F浮1T2;
    因为液面高度相同,由p=ρgh可知,容器底受到的压强相等,又因为F=pS,所以容器底受到的压力相等,则磅秤示数等于容器底受到的压力和容器自身的重力,故F1=F2;
    综上所述,F1=F2,T1>T2。
    故选C。
    14.(2022·北京海淀·北京市十一学校校考模拟预测)甲、乙两个完全相同的圆柱形容器静止在水平桌面上,容器中分别盛有体积相等的A、B两种液体。如图所示,将一个长方体物块用细绳系好,使其浸没在A液体中,绳子对物块的拉力为T;再用细铁丝将同一物块全部压入B液体中,铁丝对物块的压力也为T。若A、B液体和物块的密度分别为ρA、ρB、ρ,物块在A、B液体中所受浮力分别为FA、FB,A、B液体对容器底部的压强分别为pA、pB,甲、乙两个容器对桌面的压力分别为F甲、F乙,则下列判断中正确的是(  )

    A.FA>FB B.pA>pB C.F甲 【答案】C
    【详解】由题意,根据平衡状态下的受力分析及阿基米德浮力原理可知
    F浮A=ρAgV=G-T
    F浮B=ρBgV=G+T
    可知物块在A、B液体中所受浮力关系为
    FA 如果不施加外力,长方体物块在A液体中将沉底,在B液体中漂浮,密度关系为
    ρA<ρ<ρB
    开始时容器中分别盛有体积相等的A、B两种液体,物块浸没后两容积中液位高度仍会保持相同,根据p=ρgh可知,A、B液体对容器底部的压强关系
    pA 根据力的相互作用性,甲、乙两个容器对桌面的压力分别为
    F甲=F浮A+GA+G容
    F乙=F浮B+GB+G容

    GA=ρAgV0
    GB=ρBgV0
    可知
    F甲 故选C。
    15.(2022·湖南长沙·校联考模拟预测)如图,台秤上放置一个装有适量水的烧杯(烧杯质量不计),已知水的质量为600g,杯的底面积为100cm2,将一个质量为800g、体积为1000cm3的实心长方体A用细线系着,先将其一半浸入烧杯的水中(烧杯的厚度忽略不计,杯内水没有溢出)。下列说法正确的是(  )

    A.浸入水的过程中,水对容器底压强变大
    B.A的一半浸入水中前后,台秤的示数变化了5N
    C.若剪断细线,A物体下表面受到的压强先变大后不变
    D.若剪断细线,待液面静止后,水对容器底的压强为1600Pa
    【答案】ABC
    【详解】A.浸入水的过程中,物体A排开水的体积变大,烧杯内水的深度变大,由p=ρgh可知,水对容器底的压强变大,故A正确;
    B.物体A的一半浸入水中时受到的浮力
    F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5×1000×10-6m3=5N
    由力的作用是相互的可知,物体A对水向下压力增加了5N,则烧杯对台秤的压力也增加了5N,所以台秤的示数变化了5N,故B正确;
    C.物体A的重力
    G=mg=0.8kg×10N/kg=8N>F浮
    且实心长方体A的密度
    ρ=mV=800g1000cm3=0.8g/cm3<1.0g/cm3
    则剪断细线后,实心长方体A静止时处于漂浮状态,此时A受到的浮力为
    F'浮=G=8N
    所以剪断细线瞬间,长方体受到的重力大于浮力,长方体将向下运动,排开水的体积将变大,受到的浮力变大,当浮力和重力相等时,长方体继续向下运动,物体速度减小,受到的浮力继续变大,直至速度为零,此时浮力大于重力,然后物体向上运动,如此反复,最终静止。所以,A物体下表面所处的深度先增大后变小,再变大后变小,最终静止不变,由p=ρgh可知,A物体下表面受到的压强先变大后变小,往复后最终不变,故C正确;
    D.因烧杯为柱形容器,所以若剪断细线,待液面静止后(物体漂浮),水对容器底的压力等于水和A物体的重力之和,则水对容器底的压强
    p=FS=(m水+mA)gS=(0.6kg+0.8kg)×10N/kg100×10-4m2=1400Pa
    故D错误。
    故选ABC。
    16.(2022·广西·校联考一模)如图甲是压力传感器的示意图。轻质杠杆的支点为O,不吸水的实心圆柱体A通过轻质细线悬于杠杆左端C点,实心圆柱体A上表面与容器中的水面刚好相平,下表面与置于水平桌面上的薄壁圆柱形容器底部刚好接触但无挤压。物体B通过轻质细线悬于杠杆右端D点,置于压力传感器上,压力传感器可以显示B对其支撑面压力F的大小,连接杠杆和物体A、B间的细线承受的拉力有一定限度。现以500cm3/min的速度将圆柱形容器中的水缓缓抽出,10min恰能将水全部抽尽,压力传感器示数F随时间t变化的图像如图乙所示,杠杆始终静止在水平位置,不计杠杆、细线的重力,不计细线的形变。已知实心圆柱体A的重力是80N,A的高度hA=50cm,A的底面积SA=100cm2;圆柱形容器底面积S=200cm2,杠杆OC:OD=1:2.求:
    (1)t=0min时刻A所受到的浮力;
    (2)t=6min时刻圆柱形容器底受到水的压强;
    (3)F0的值是多少。

    【答案】(1)50N;(2)2000Pa;(3)10N
    【详解】解:(1)t=0min时刻A所受到的浮力
    F浮A=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×100×10-4m2×50×10-2m=50N
    (2)t=6min时刻圆柱形容器底受到水的压强,抽出的水的体积为
    V排=500cm3/min×6min=3000cm3
    水面下降的高度为
    Δh=V抽S容-SA=3000cm3200cm2-100cm2=30cm
    此时的水面的高度为
    h水=hA-Δh=50cm-30cm=20cm=0.2m
    t=6min时刻圆柱形容器底受到水的压强
    p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
    (3)t=0min时刻A所受到的浮力50N,下表面与置于水平桌面上的薄壁圆柱形容器底部刚好接触但无挤压,则此时的绳子对A的拉力为
    F拉=GA-F浮A=80N-50N=30N
    根据杠杆平衡,D处所受的拉力为
    FD=FCOCOD=30N×12=15N
    设B的重力为GB,故此时对B进行分析,B对压力传感器的压力为
    F压=GB-FD=GB-15N=2.5F0
    t=6min时,A所受的浮力为
    F浮A'=ρgV排'=1×103kg/m3×10N/kg×100×10-4m2×20×10-2m=20N
    C所受的拉力为
    F拉'=GA-F浮A'=80N-20N=60N
    根据杠杆平衡,D处所受的拉力为
    FD'=FC'OCOD=60N×12=30N
    故此时对B进行分析,B对压力传感器的压力为
    F压'=GB-FD'=GB-30N=F0
    可得
    F0=10N
    答:(1)t=0min时刻A所受到的浮力为50N;
    (2)t=6min时刻圆柱形容器底受到水的压强为2000Pa;
    (3)F0的值是10N。
    17.(2022·广东·校联考模拟预测)巴蜀中学初2020届同学设计了一款如图甲所示的力学装置,杠杆OAB始终在水平位置保持平衡,O为杠杆的支点,OB=3OA,竖直细杆a的上端通过力传感器连在天花板上,下端连在杠杆的A点,竖直细杆b的两端分别与杠杆和物体M固定,水箱的质量为0.8kg,不计杠杆、细杆及连接处的重力。当图甲所示的水箱中装满水时,水的质量为3kg。力传感器可以显示出细杆a的上端受到作用力的大小,图乙是力传感器的示数大小随水箱中水的质量变化的图像:

    (1)图甲所示的水箱装满水时,水受到的重力为多少N;
    (2)物体M的密度为kg/m3;
    (3)当向水箱中加入质量为1kg的水时,力传感器的示数大小为F;继续向水箱中加水,则当力传感器的示数大小变为4F时,水箱对桌面的压力为多少N?
    【答案】(1) 30N;(2)0.2×103kgm3;(3) 38N
    【详解】(1)根据题意知道,当图甲所示的水箱中装满水时,水的质量为3kg,所以,水受到的重力是
    G水=m水g=3kg×10Nkg=30N
    (2)由图乙可知,水箱中没有水时(m=0),压力传感器受到的拉力FA=6N,由杠杆的平衡条件F1l1=F2 l 2知道
    FA·OA=GM·OB
    所以
    GM=OAOBFA=13×6N=2N
    即物体M的质量是
    mM=GMg=2N10N/kg=0.2kg
    水箱中水质量为0~1kg时,压力传感器受到的拉力为6N不变,此时M没有受到浮力作用,即水箱中水质量为1kg时,液面恰在M下表面处。
    水箱中水质量为1~2kg时,压力传感器受到的拉力先变小后变大。变小时,M受到向上浮力作用逐渐变大,M对杠杆OAB的B端有向下的拉力逐渐变小;压力传感器受到的拉力为零时,M受到向上浮力等于M重力作用,M对杠杆OAB的作用力为零;继续加水时,M受到向上浮力逐渐变大, M重力不变,M对杠杆OAB的B端向上的支持力逐渐大。
    水箱中水质量为2~3kg时,压力传感器受到的拉力为24N不变,即B端受到M对杠杆OAB力不再变化,则此时M完全浸入由杠杆的平衡条件可知
    F'A·OA=FB·OB
    所以
    FB=OAOBF'A=13×24N=8N
    以M为研究对象,M此时受到浮力为
    F浮=GM+FB=2N+8N=10N
    所以M的体积为
    VM=V排=F浮ρ水g=10N1.0×103kgm3×10Nkg=1.0×10-3m3
    物体M的密度为
    ρM=mMVM=0.2kg1.0×10-3m3=0.2×103kgm3
    (3)由图乙可知,加入质量为1kg的水时,力传感器的示数大小为6N,当加入质量为2kg的水时,力传感器的示数大小为24N,即为加入质量为1kg的水时力传感器的示数的4倍。由第二问可知,此时B端受到M对杠杆OAB向上的8N的力。
    将水箱、加入水箱的水、浮块整体作为研究对象,杠杆OAB对整体由向下的8N的压力,则水箱此时对桌面的压力为
    F压=G箱+G水+GM+F'B=0.8kg+2kg+0.2kg×10Nkg+8N=38N
    答:(1)水箱装满水时,水受到的重力为30N;
    (2)物体M的密度为0.2×103kgm3;
    (3)当向水箱中加入质量为1kg的水时,力传感器的示数大小为F;则当力传感器的示数大小变为4F时,水箱对桌面的压力为38N。
    18.(2022·福建福州·福建省福州第一中学校考模拟预测)如图,一底面积为400cm2,质量为1kg的,厚度不计,足够深的圆柱形容器放在水平面上,容器内部有一个可开闭的阀门,容器内原装有30cm深的水。再将重25N,边长为10cm的正方体M(不吸水)用上端固定的细线悬挂着浸在水中,物体静止时,有4/5的体积浸没在水中;细绳能够承受的最大拉力为20N,打开阀门,当细绳断的瞬间,立刻关闭阀门。求:

    (1)没有放入物体时,水对容器底的压强;
    (2)物体浸入水中45时的物体受到的浮力;
    (3)从开始放水到细线断,水面下降的高度。
    【答案】(1)3000Pa;(2)8N;(3)3cm
    【详解】(1)没有放入物体时,水对容器底的压强
    p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa
    (2)物体的体积是
    V=10cm3=1×10-3m3
    物体浸入水中4/5时的物体受到的浮力
    F浮=ρ液gV排=45ρ液gV=1×103kg/m3×10N/kg×45×1×10-3m3=8N
    (3)正方体M的重力G=25N,细绳能够承受的最大拉力F=20N,则当细绳断的瞬间,物体受到的浮力
    F浮=G-F=25N-20N=5N
    因物体静止时,有45的体积浸没在水中,所以此时物体浸入水中的深度
    h1=V浸SM=45VSM=45SMhMSM=45hM=45×10cm=8cm
    由F浮=ρgV排可得,细绳断的瞬间物体排开水的体积
    V排=F浮ρ水g=5N1.0×103kg/m3×10N/kg=5×10-4m3
    此时物体浸入水中的深度
    h2=V排SM=5×10-4m310×10×10-4m2=0.05m=5cm
    从开始放水到细线断,水面下降的高度
    Δh=h1-h2=8cm-5cm=3cm
    答:(1)没有放入物体时,水对容器底的压强3000Pa;
    (2)物体浸入水中45时的物体受到的浮力8N;
    (3)从开始放水到细线断,水面下降的高度是3cm。
    19.(2022·上海·校联考模拟预测)如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总重为2N,将一个重力为1.6 N、体积为2×10-4 m3的长方体实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中,则细线对物体A的拉力为___________N。当把细线剪断后,物体A静止时受到的浮力为___________N,此时台秤的示数为___________。(g=10N/kg)

    【答案】     0.6     1.6     3.6N
    【详解】[1]根据F浮=ρ液gV排可知,物体A的一半浸入水中时受到的浮力
    F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×12×2×10-4m3=1N
    则此时物体A共受到重力、浮力和细线的拉力作用,且
    G=F浮+F拉
    则细线对物体A的拉力为
    F拉=G-F浮=1.6N-1N=0.6N
    [2]物体A的质量
    m=Gg=1.6N10N/kg=0.16kg
    物体A的密度
    ρ=mV=0.16kg2×10-4m3=0.8×103kg/m3<ρ水
    所以当把细线剪断后,物体A在水中漂浮,则
    F浮'=G=1.6N
    [3]根据力的作用的相互性可知,物体A对水向下的作用力
    F压=F浮'=1.6N
    根据力的平衡的条件可知,托盘台秤的示数等于烧杯和水的重力、物体A对水向下的作用力之和,即
    F=G总+F压=2N+1.6N=3.6N


    类型三:两物体之间有绳子

    【例3】如图,甲、乙两个实心圆柱体,甲的重力为4N,乙的重力为6N,甲的高度为20cm,乙的高度为10cm,甲、乙的横截面积均为40cm2,现格甲、乙两物体间用重力可忽略的细线串接起来放入容器的水中,甲有一部分露出面,ρ水=1.0×103kg/m3,取10N/kg则:细绳对乙物体的拉力是____________N,甲露出水面部分的高度____________cm,剪断中间的细线后,水对容器底部的压强将____________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。

    【答案】     2     5     变小
    【详解】[1]乙的体积为
    V乙=Sh乙=40cm2×10cm=400cm3=4×10-4m3
    乙浸没在水中受到的浮力为
    F浮=ρ水gV排=ρ水gV乙=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10-4m3=4N
    以乙为研究对象,乙静止在水中,则有
    F浮=F拉=G乙
    绳子对乙的拉力为
    F拉=G乙-F浮=6N-4N=2N
    [2]以甲为研究对象,甲受重力,线的拉力,则有
    F拉1=F拉=2N
    F浮1=G甲+F拉1
    则甲受到的浮力为
    F浮1=4N+2N=6N
    甲排开水的体积为
    V排甲=F浮1ρ水g=6N1.0×103kg/m3×10N/kg=6×10-4m3
    则甲浸入水中的深度为
    h甲1=V排甲S=6×10-4m340×10-4m=0.15m=15cm
    甲露出水面部分的高度为
    h露=h甲-h甲1=20cm-15cm=5cm
    [3] 剪断中间的细线后,甲上浮,乙下沉,整体排开水的体积减小,水面下降,根据p=ρgh可知,水对容器底部的压强将变小。



    20.(2022·四川雅安·雅安中学校考一模)如图,体积相同的两个物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A刚好完全漫没入水中,细线被拉直。已知A重6N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为3:5,以下说法中不正确的是(  )(ρ水=1.0×103kg/m3)

    A.B受到的重力为10N
    B.细线对A的拉力为1N
    C.A的密度为0.75×103kg/m3
    D.B对容器底部的压力为零
    【答案】B
    【详解】A.A重6N,B受到的浮力为8N,因为A、B体积相同,所以受到的浮力相同,A受的浮力FA=8N;A、B密度之比为3:5可知
    ρAρB=mAmB=GAGB=6NGB=35
    解得
    GB=10N
    故A正确,不符合题意;
    B.细线对A的拉力
    F=FA-GA=8N-6N=2N
    故B错误,符合题意;
    C.A的体积
    VA=FAρg=8N1×103kg/m3×10N/kg=8×10-4m3
    A的密度为
    ρA=mAVA=GAVAg=6N8×10-4m3×10N/kg=0.75×103kg/m3
    故C正确,不符合题意;
    D.GB=10N ,B受到的浮力为8N ,细线的拉力为2N,故B对容器底部的压力为0,故D正确,不符合题意。
    故选B。
    21.(2022·福建泉州·统考模拟预测)如图,体积相同的两个物体A、B用不可伸长细线系住,放入水中后,A刚好完全浸没入水中,细线被拉直。已知A重6N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为3∶5。以下说法中正确的是(  )

    A.B受到的重力为3.6N B.细线对A的拉力为1N
    C.A的密度为0.75×103kg/m3 D.B对容器底部的压力为2N
    【答案】C
    【详解】A.由题知,A、B密度之比
    ρA:ρB=3:5
    体积之比
    VA:VB=1:1,
    根据重力
    G=mg=ρVg
    可得A、B所受的重力之比
    GA:GB=ρAVAg:ρBVBg=ρA:ρB=3:5
    已知
    GA=6N
    所以
    GB=53GB=53×6N=10N
    故A错误;
    B.已知A、B的体积相同,都浸没在水中,则A、B排开水的体积相等,根据阿基米德原理
    F浮=ρ液gV排
    可知,A受到的浮力等于B受到的浮力
    F浮A=F浮B=8N
    A在重力、拉力和浮力的共同作用下刚好完全浸没入水中,细线被拉直,根据力的合成可得细线对A的拉力
    F拉A=F浮A-GA=8N-6N=2N
    故B错误;
    C.根据阿基米德原理
    F浮=ρ液gV排
    可得,A的体积
    VA=VA排=F浮Aρ水g=8N1.0×103kg/m3×10N/kg=8×10-4m3
    则A的密度
    ρA=GAVAg=6N8×10-4m3×10N/kg=0.75×103kg/m3
    故C正确;
    D.根据力的作用的相互性可得,细线对B的拉力
    F拉B=F拉A=2N
    方向竖直向上,则B对容器底部的压力
    F压=GB-F浮B-F拉B=10N-8N-2N=0N
    故D错误。
    故选C。
    22.(2022·江苏苏州·星海实验中学校考一模)如图甲,横截面积为20cm2的圆筒型容器中装有适量的水,将A、B两个圆柱体物块悬挂在弹簧测力计上,自图示位置以1cm/s的速度匀速下降,测力计示数变化如图乙所示。则A、B两物块的高度hA、hB分别为(  )

    A.hA=4cm,hB=4cm B.hA=6cm,hB=4cm
    C.hA=5cm,hB=6cm D.hA=6cm,hB=5cm
    【答案】D
    【详解】由图乙可知,0秒时拉力为2.8N,4s时拉力为2.6N,此时B刚好浸没,则B受到的浮力为0.2N,排开水的体积为
    V排=F浮ρ水g=0.2N1×103kg/m3×10N/kg=2×10-5m3=20cm3
    则水面上升的高度为
    h=V排S=20cm320cm2=1cm
    又B下降的距离为
    hB=sB=vt=1cm/s×4s=4cm
    所以此时B的上表面在原来水面向上1cm处,B的下表面在原来水面向下4cm处,所以B的高度为5cm;
    同理可知,6s时拉力为2.6N,此时A物块下表面刚好碰到水面,10s时拉力为2.2N,A物块刚好浸没,则A受到的浮力为0.4N,排开水的体积为
    V排'=F浮'ρ水g=0.4N1×103kg/m3×10N/kg=4×10-5m3=40cm3
    则水面上升的高度为
    h'=V排'S=40cm320cm2=2cm
    又A下降的距离为
    hA=sA=vt=1cm/s×(10-6)s=4cm
    所以此时A的上表面在6s时的水面向上2cm处,A的下表面在6s时的水面向下4cm处,所以A的高度为6cm。
    故选D。
    23.(2022·湖南永州·统考模拟预测)如图a所示,一长方体木块质量为0.12kg,高为4.0cm;将木块平稳地放在水面上,静止时木块露出水面的高度为2.0cm,如图b所示,利用金属块和细线,使木块浸没水中且保持静止状态.已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3  , g取10N/kg,求:

    (1)木块的密度ρ木
    (2)细线对木块的拉力F.
    【答案】(1)0.5×103kg/m3;(2)1.2N
    【详解】试题分析:解:(1)由物体浮沉条件以及阿基米德原理,物体漂浮受到的重力等于浮力


    得木块的密度
    (2)物体在水中处于静止状态,受竖直向上的浮力,竖直向下的拉力和物块的重力,



    所以
    答:(1)木块的密度ρ木为0.5×103kg/m3.(2)细线对木块的拉力F等于1.2N.
    考点:密度  浮力
    24.(2022·四川成都·树德中学校考一模)如图,甲、乙两个实心圆柱体,甲的密度小于乙的密度,甲的重力为4N,乙的重力为6N。甲的高度为20cm,乙的高度为10cm,甲、乙的横截面积均为40cm2.现将甲、乙两物体用重力可忽略的细线串接起来放入容器的水中,此时容器中的水深h0=50cm,甲有一部分浮出水面,(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
    (1)水对容器底面产生的压强;
    (2)细线对乙物体的拉力大小;
    (3)甲浮出水面部分的高度。

    【答案】(1) 5×103Pa;(2) 2N;(2) 5cm
    【详解】(1)由题可知,容器中水的深度为50cm合0.5m,水对容器底面产生的压强为
    p=ρgh=1.0×103kgm3×10Nkg×0.5m=5×103Pa
    (2)乙物体的体积为
    V乙=Sh乙=40cm2×10cm=400cm3=4×10-4m3
    乙物体完全浸入液体中时,乙物体受到的浮力为
    F浮乙=ρ水gV排乙=1.0×103kgm3×10Nkg×4×10-4m3=4N
    以乙物体为研究对象,在液体中静止时受向下重力,向上的浮力和绳子拉力作用,则细线对乙物体的拉力为
    F拉=G乙-F浮B=6N-4N=2N
    (3)以甲物体为研究对象,甲物理受到向下的重力,绳子对甲向下的拉力作用及向上的浮力作用,则甲所受浮力大小为
    F浮甲=G甲+F拉=4N+2N=6N
    则甲排开液体体积为
    V排甲=F浮甲ρ水g=6N1.0×103kgm3×10Nkg=6×10-4m3
    则甲浸入液体的深度为
    h浸=V排甲S=6×10-4m340×10-4m2=0.15m=15cm
    甲浮出水面部分的高度
    h露=h甲-h浸=20cm-15cm=5cm
    答:(1)水对容器底面产生的压强5×103Pa;
    (2)细线对乙物体的拉力大小2N;
    (3)甲浮出水面部分的高度5cm;
    25.(2022·内蒙古包头·校考三模)如图甲所示,为了打捞铁牛,有个名叫怀丙的和尚让人们用两艘大船装满泥沙,用铁索将铁牛拴到大船上,然后卸掉船里的泥沙,随着船逐渐上浮,铁牛在河底淤泥中被拉了出来。其模型如图乙所示,已知物体A是边长为0.1m的正方体,物体B的底面积为0.04m2,高为0.5m,质量为10kg,现将AB用细线连接,细线拉直但无拉力,此时水深0.5m,容器的底面积为0.12m2,然后沿水平方向切物体B,切去的高度Δh与细线的拉力F拉的关系如图丙所示。(已知细线不伸长)(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
    (1)物体A受到的浮力;
    (2)细线拉直但无拉力时,水对物体A上表面的压力;
    (3)当水面下降5cm时,B剩余的重力是多少。

    【答案】(1)10N;(2)40N;(3)30N
    【详解】解:(1)物体A浸没在水中,其排开液体的体积等于其自身体积,故
    V排=VA=(0.1m)3=0.001m3
    物体A受到的浮力
    F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N
    (2)根据题意可知,水深0.5m,则A的上表面距水面的距离
    h上=0.5m-0.1m=0.4m
    根据液体压强规律,A的上表面受到水的压强
    p上=ρ水gh上=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4×103Pa
    所以A的上表面受到水的压力为
    F上=p上SA=4×103Pa×(0.1m)2=40N
    (3)物体B的质量为10kg,其重力为
    GB=mBg=10kg×10N/kg=100N
    开始时,细线拉直但无拉力,故物体B处于漂浮状态,由漂浮条件可知,B受到的浮力大小等于其重力,即
    F浮B=GB=100N
    由阿基米德原理可知B排开液体的体积
    V排B=F浮Bρ水g=100N1.0×103kg/m3×10N/kg=1×10-2m3
    当水面下降5cm时,排开水的变化量
    ΔV排B=0.12m2×0.05m=6×10-3m3
    由于水面下降,故此时B排开水的体积减少,为
    V排B'=V排B-ΔV排B=1×10-2m3-6×10-3m3=0.004m3
    此时B受到的浮力为
    F浮B'=ρ水gV排B'=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.004m3=40N
    由图丙可知,物体B切去Δh后,B上浮,对A产生拉力,绳子的拉力为F=10N,对物体B受力分析,其受到竖直向下的重力、绳的拉力,竖直向上的浮力,三力平衡,故B剩余的重力
    GB'=F浮B'-F=40N-10N=30N
    答:(1)物体A受到的浮力是10N;
    (2)细线拉直但无拉力时,水对物体A上表面的压力是40N;
    (3)当水面下降5cm时,B剩余的重量是30N。



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