中考物理浮力压轴题及答案

中考物理浮力压轴题例1如图1—5—7所示，把甲铁块放在木块上，木块恰好浸没于水中，把乙块系在这个木块下面，木块也恰好浸没水中，已知铁的密度为7.9×103kg/m3．求：甲、乙铁块的质量比．图1—5—7例2（北京市中考试题）如图1—5—8所示的木块浸没在水中，细线对木块的拉力是2N．剪断细线，待木块静止后，将木块露出水面的部分切去，再在剩余的木块上加1N向下的压力时，木块有20cm3的体积露出水面．求木块的密度．（g取10N/kg）图1—5—8例3（北京市中考试题）在水平桌面上竖直放置一个底面积为S的圆柱形容器，内装密度为1的液体．将挂在弹簧测力计下体积为V的金属浸没在该液体中（液体未溢出）．物体静止时，弹簧测力计示数为F；撤去弹簧测力计，球下沉并静止于容器底部，此时液体对容器底的压力为容器底对金属球的支持力的n倍．求（1）金属球的密度；（2）圆柱形容器内液体的质量．（1）将一质量为27g的铝块（铝＝2.7g/m3）放入左盘水中，水不溢出，天平还能平衡吗？（2）将铝块如图1—5—13（b）方式放入左盘中，天平还能平衡吗？例4如图1—5—14中，容器内分别装有水和盐水，在液面上浮着一块冰，问：（1）冰在水中熔化后，水面如何变化?（2）冰在盐水中熔化后，液面如何变化?（a）（b）图1—5—14例5（北京市中考试题）如图1—5—15（a），在一个较大的容器中盛有水，水中放有一个木块，木块上面放有物体A，此时木块漂浮；如果将A从木块上拿下，并放入水中，当木块和A都静止时（水未溢出），下面说法正确的是（）（a）（b）图1—5—15A．当A的密度小于水的密度时，容器中水面上升B．当A的密度大于水的密度时，容器中水面下降C．当A的密度等于水的密度时，容器中水面下降D．当A的密度大于水的密度时，将A拿下后悬挂在木块下面，如图1—3—15（b），容器中水面不变例6（北京市东城区中考试题）自制潜水艇模型如图1—5—16所示，A为厚壁玻璃广口瓶，瓶的容积是V0，B为软木塞，C为排水管，D为进气细管，正为圆柱形盛水容器．当瓶中空气的体积为V1时，潜水艇模型可以停在液面下任何深处，若通过细管D向瓶中压入空气，潜水艇模型上浮，当瓶中空气的体积为2Vl时，潜水艇模型恰好有一半的体积露出水面，水的密度为恰水，软木塞B，细管C、D的体积和重以及瓶中的空气重都不计．图1—5—16求：（1）潜水艇模型．的体积；（2）广口瓶玻璃的密度．例7一块冰内含有一小石块，放入盛有水的量筒内，正好悬浮于水中，此时量筒内的水面升高了4.6cm．当冰熔化后，水面又下降了0.44cm．设量筒内横截面积为50cm2，求石块的密度是多少？（水＝0.9×103kg/m3）例8（北京市中考试题）在量筒内注入适量的水，将一木块放入水中，水面达到的刻度是V1，如图1—5—18（a）所示；再将一金属块投入水中，水面达到的刻度是V2，如图（b）所示；若将金属块放在木块上，木块恰好没入水中，这时水面达到的刻度是V3．如图（c）所示．金属密度＝________．（a）（b）（c）图1—5—18例9如图1—5—19所示轻质杠杆，把密度均为4.0×103kg/m3的甲、乙两个实心物体挂在A、B两端时，杠杆在水平位置平衡，若将甲物体浸没在水中，同时把支点从O移到O′时，杠杆又在新的位置平衡，若两次支点的距离OO′为OA的51，求：甲、乙两个物体的质量之比．图1—5—19例10（北京市中考试题）某人用绳子将一物体从水面下2m深处的地方匀速提到水面0.5m处的过程中，人对物体做功为54J．当将物体拉到有51体积露出水面时，让其静止，此时绳子对物体的拉力为40N．不计绳子的质量，忽略水的阻力，求物体的密度．（g取10N/kg）中考物理浮力压轴题答案例1精析当几个物体在一起时，可将木块和铁块整体做受力分析，通常有几个物体，就写出几个重力，哪个物体浸在液体中，就写出哪个物体受的浮力．解甲在木块上静止：F浮木＝G木＋G甲①乙在木块下静止：F浮木＋F浮乙＝G水＋G乙②不要急于将公式展开而是尽可能简化②－①F浮乙＝G乙－G甲水gV乙＝铁gV乙－铁gV甲先求出甲和乙体积比铁V甲＝（甲—乙）V乙乙甲VV＝铁水铁＝3333/109.7/10)19.7(mkgmkg＝7969质量比：乙甲mm＝乙铁甲铁VV＝乙甲VV＝7969答案甲、乙铁块质量比为7969．例2精析分别对木块所处的几种状态作出受力分析．如图1—5—9（a）（b）（c）．（a）（b）（c）图1—5—9图（a）中，木块受拉力F1，重力和浮力．图（b）中，细线剪断，木块处于漂浮状态，设排开水的体积为V排．图（c）中，将露出水面的部分切去后，木块仍漂浮，这时再施加F2＝1N的压力，仍有部分体积露出水面．解根据三个图，木块均静止，分别列出受力平衡过程③②①浮浮浮223211FGFGFFGF将公式中各量展开，其中V排指图（b）中排开水的体积．))c(()(21中露出的体积指图排木排木木排水木水VFgVVVggVgVFgVgV代入数值事理，过程中用国际单位（略）水V—木V＝102水V排—木V（水V排—木V排）＝101＋水×2×10—5约去V排和V，求得：水＝0.6×103kg/m3答案木块密度为0.6×103kg/m3．例3精析当题目给出的各量用字母表示时，如果各量没用单位，则结果也不必加单位．过程分析方法仍从受力分析入手．解（1）金属球浸没在液体中静止时F浮＋F＝G1gV＋F＝gV（为金属密度）＝1＋gVF（2）解法1如图1—5—12，球沉底后受力方程如下：图1—5—12F浮＋F＝G（N为支持力）N＝G－F浮＝F液体对容器底的压力F′＝nFF′＝m液g＋1gVm液＝gF－1V＝BnF＝1VF′＝pS＝1gV＝nF1g（V液＋V）＝nF1gV液＋1gV＝nFm液＝BnF－1V答案金属球密度为1＋gVF，容器中液体质量m液＝BnF－1V．例4精析这道题可以用计算的方法来判断，关键是比较两个体积，一是冰熔化前，排开水的体积V排，一个是冰熔化成水后，水的体积V水．求出这两个体积，再进行比较，就可得出结论．解（1）如图l—5—14（a）冰在水中，熔化前处于漂浮状态．F浮＝G冰水gV排＝m冰gV排＝冰冰m冰熔化成水后，质量不变：m水＝m冰求得：V水＝水冰m＝水冰m比较①和②，V水＝V排也就是冰熔化后体积变小了，恰好占据了原来冰熔化前在水中的体积．所以，冰在水中熔化后液面不变（2）冰在盐水中：冰熔化前处于漂浮，如图1—3—14（b），则F盐浮＝G冰盐水gV排盐＝m冰gV排盐＝盐水冰m①冰熔化成水后，质量不变，推导与问题（1）相同．V水＝水冰m②比较①和②，因为水＝盐水∴V水＝V排排也就是冰熔化后占据的体积要大于原来冰熔化前在盐水中的体所以，冰在盐水中熔化后液面上升了．答案（1）冰在水中熔化后液面不变．（2）冰在盐水中熔化后液面上升．思考冰放在密度小于冰的液体中，静止后处于什么状态，熔化后，液面又如何变化?例5解A在木块上面，A和木块漂浮，则F浮＝G水＋GAV排＝gF水浮＝gGGA水水A从木块上拿下后，若A＝水，则A和木块均漂浮在水面，A和木块共同排开水的体积为VA排＋V木排＝gFA水浮＋gF水浮木＝gGGA水木比较②和①，②＝①∴A选项中，容器中水面不变，而不是上升．当A＝水时，A拿下放入水中，A悬浮在水中，容器中水面也是不变B选项，当A＞水时，A放入水中，A沉底，木块和A共同排开水的体积为：V木排＋V木排＝gF水浮木＋gGA水＝gG水水＋gGA水比较③和①，∵A＞水，∴③式＜①式．液面下降D选项中，A放在木块上和悬挂在木块下面，两次比较，A和木块均漂浮，F浮＝GA＋G水不变，V排不变，前后两次注解面无变化．液面下降．D选项中，A放在木块上和悬挂在木块下面，两次比较，A和木块均漂浮，木不变，V排不变，前后两次液面无变化．答案B、D例6精析将复杂的实际向题转化为理论模型．把模型A着成一个厚壁盒子，如图1—5—17（a），模型悬浮，中空部分有”部分气体，体积为y1．1图（b）模型漂浮，有一半体积露出水面．中空部分有2V1的气体．（a）（b）图1—5—17设：模型总体积为V解（1）图（a），A悬浮．21)(GGFGGFAA浮浮模型里水重图（b），A漂浮将公式展开：②①水水水水)2(21)(1010VVgGAVgVVgGgVA①—②水g21V＝水gV1＝2V1（2）由（1）得：GA＝水gV—水g（V0—V1）＝水g2V1＋水gV1－水gV0＝水g（3V1—V0）V玻＝V—V0＝2V1—V0玻＝玻VmA＝玻gVGA＝)3()3(0101VVgVVg水＝010123VVVV·水例7精析从受力分析入手，并且知道冰熔化，质量不变，体积减小，造成液面下降．已知：S＝50cm2，h1＝4.6cm，h2＝0.44cm解V冰＋V石＝Sh1＝50cm2×4.6cm＝230cm3冰熔化后，水面下降h2．V′＝h2S＝0.44cm×50cm2＝22cm3∵m冰＝m水冰V冰＝水V水冰水VV＝19.0＝109，V水＝109V冰V′＝V冰－V水＝V冰－109V冰＝101V冰0.1V冰＝22cm3V石＝230cm3—220cm3＝10cm3冰、石悬浮于水中：F浮＝G冰＋G石水g（V冰＋V石）＝水gV冰＋水gV石石＝石冰冰石冰水VVV)(＝3333310cmcm220cm/9.0cm230cm/1gg＝3.2g/3cm答案石块密度为3.2g/3cm例8精析经题是将实验和理论综合，要能从体积的变化，找到金属块的质量和体积．解因为＝Vm，所以要求得，关键是求m和V．比较（a）和（b）图，金属块体积V＝V2－V1．金属块质量可从浮力知识出发去求得．图（a）中，木块漂浮G木＝F浮木①图（c）中，木块和铁漂浮：G木＋G铁＝F浮木′②②－①G铁＝F浮木′－F浮木m铁g＝水g（V木—V木排）＝水g（V3—V1）m铁＝水g（V3—V1）＝Vm铁＝1213VVVV·水答案1213VVVV·水例9精析仍以杠杆平衡条件为出发点，若将其中一个浸入水中，杠杆的平衡将被破坏，但重新调整力臂，则可使杠杆再次平衡．已知：甲、乙密度＝4.0×103kg/m3，甲到支点O的距离是力臂lOA，乙到支点的距离是力臂lOB，△l＝OO′＝51lOA求：乙甲mm解支点为O，杠杆平衡：G甲lOA＝G乙lOB①将甲浸没于水中，A端受的拉力为G—F浮甲，为使杠杆再次平衡，应将O点移至O′点，O′点位于O点右侧．以O′为支点，杠杆平衡：（G甲－F浮甲）（lOA＋51lAO）＝G乙（lOB＋51lAO）②由②得G甲56lAO—F浮甲56lAO＝G乙lOB—51G乙lAO将①代入②得56G甲lAO—56F浮甲56lAO＝G甲lOA—51G乙lAO约去lAO，并将G甲、F浮甲，G乙各式展开56gV甲－56水gV甲＝水gV甲－51gV乙将＝4.0×103kg/m3代入，单位为国际单位．56×4×103V甲－56×1×103V甲＝4×103V甲－51×4×103V乙得乙甲VV＝12又∵甲、乙密度相同：∴乙甲mm＝乙甲VV＝12答案甲、乙两物体质量之比为2∶1例10精析分析物体受力，从做功的公式出发，列出方程．已知：h1＝2mh2＝0.5mW＝54JV露＝51V，F＝40N求：解物体在水中受的拉力为G—F浮拉力做功：W＝（G－F浮）（h1—h2）①物体在水面静止时：受拉力、重力和浮力F＝G—F浮′②由①得G—F浮＝21Whh＝m5.0m2J54＝36N将G和F浮展开gV－水gV＝36N③将②式展开gV－水gV（V—51V）＝40N④③÷④gVgV)54()(水水＝N40N36水水54＝109＝2