初二物理浮力压力型题一定要有一个解题过程!!!在线等待!!
例1,一个边长为1dm的方形铝块,浸没在水中,其上表面距水面20cm。铝块的浮力是多少?(ρ铝=2.7×103kg/m3)
解决方案1:上表面受到水的压力:
P = ρ水GH = 1.0×103kg/m3×9.8n/kg×0.2m = 1.96×103 pa。
上表面承受水压。
f下=P上?s = 1.96×103 pa×0.01 m2 = 19.6n
下表面受到水的压力。
p = ρ下GH = 1.0×103kg/m3×9.8n/kg×0.3m = 2.94×103 pa下的水。
下表面承受水压。
f上=P下?s = 2.94×103 pa×0.01 m2 = 29.4n
铝块的浮力
F float = F up-F down = 29.4N-19.6N = 9.8n
解2:行V =对象V = (0.1m) 3 = 10-3m3。
f浮= ρ水gV排= 1.0×103kg/m3×9.8n/kg×10-3 m3 = 9.8n。
回答:铝块的浮力是9.8N。
描述:
第一种解法(1)适用于规则物体,第二种解法表明浮力只与ρ液体和V排有关,与物体的密度和深度无关。
(2)题中铝块的密度是检验对阿基米德原理理解的不必要条件。
如果把ρ铝错误地代入公式,就会得到物体的重力。
用公式求浮力时,要在字母右下方加脚注。
例2:一个体积为1000m3的氢气球,在空气密度为1.29kg/m3的条件下,带吊篮和质量为150kg的球壳,这个气球能携带多少吨物体停留在空中?现在要背900kg的物体才能保持平衡。应该释放多少立方米的氢气?(氢气密度为0.09千克/立方米)。
解析:根据阿基米德原理,气球的浮力为:
f浮=ρGV = 1.29kg/m3×9.8n/kg×103 m3 = 1.264×104n。
分析它们的受力,气球所能承载的重量应该是浮力与自身重量之差:
即能在空中携带的重量为:G1 = F浮动-G = 1.264×104n-150×9.8N = 11.17×65438+。
它的质量是:
超载物体的质量为△m = 1140kg-900kg = 240kg。
即△ f = 240× 9.8n = 2352n。
这个力也是气球产生的浮力。如果放出一部分氢气,体积变小,浮力变小,那么应该放出的氢气体积为:
例3:如图3所示,一个底面积为80cm2的容器,盛有深度为30cm的水。将一个质量为540克的实心铝球放入水中。问:
(1)铝球沉入水中的浮力是多少?
(2)铝球放入容器后,容器底部水的压力增加多少?
(3)如果用铝球系上一根最多能承受4N拉力的绳子,慢慢拉起,铝球高出水面的体积是多少,绳子就会断?(已知ρ铝=2.7×103kg/m3,取g=10N/kg)。
解析:(1)根据阿基米德原理,铝球在水中的浮力为F浮= ρ水?g?v排
根据题意,排V =,且排V = 0.2× 10-3m3。
因此,f浮= 1×103kg/m3×10n/kg×0.2×10-3 m3 = 2n。
(2)设铝球投入使用后水面上升的高度为h,则:
h = V/S = 0.2×103 m3/80×10-4 m2 = 0.025m
水对容器底部施加的压力为:
p =ρ水?g?h = 1×103kg/m-3×10N/kg×0.025m = 2.5×102 pa
(3)若铝球露出水面的体积为V露,绳子会断,此时的浮力为F浮',则:F浮' = G-F拉。
那是ρ水?g?行v' = g-f拉力
第V行' = = 1.4× 10-4m3
V露=V-V-V排' = 0.2×10-3 m3-1.4×10-4 m3 = 0.6×10-4 m3。
例4:图4所示的直圆柱形容器的底面积为100cm2,圆柱体内有两个密度不同的材料制成的实心球A和B。已知球A的体积是80cm3,是球B的3.4倍..这两个球由一根细线连接,可以悬浮在水中。现在细线被剪断,球A浮了起来。稳定后,容器底部的水压变化40Pa。试着问:
(1)切割细线前后的水面高度差。
(2)球A和B的密度..(这个问题G的近似值是10N/kg)
分析:
(1)分析了容器底部压力变化的原因,因为剪断细线后,球A浮起,由悬浮变为漂浮,开水体积变小,液面下降。从p=ρgh可以知道应该是:ρ p =ρg ρ h。
因此,液面下降高度δh = = 0.004(m)= 0.4(cm)。
(2)根据分析,A球的暴露体积应该是液体下落的体积,所以A球漂浮时的暴露体积V =δhS = 0.4×100 = 40(cm3)。
之后球排出的开水体积为:V排= Va-V露= Va。
根据阿基米德原理,当球A漂浮时,有:ρ水gV row =ρagVa,所以ρa= ρ水=0.5×103kg/m3。
把A和B作为一个整体考虑,当A和B悬浮在一起时,有:ρ水g(Va+Vb)=ρagVa+ρbgVb。
将Va=3.4Vb代入溶液,ρb=4.4ρ水-3.4ρ A = 2.7× 103kg/m3。
注:例3和例4都是浮力和压力结合的题目。解决这类问题时,一定要把握液体压强的变化,因为液体中物体的浮力发生变化,引起液体深度的变化,从而导致压强的变化。另外,例4也有整体与部分的关系。
例5。当一块木头还在水中时,13.5cm3的体积暴露在水中。如果把一个体积为5厘米的金属块放在木块上,木块刚好完全浸入水中。这个金属块的密度是多少?
分析:这是两种不同状态下的浮力问题,分析步骤如下:
(1)确定木块为研究对象。第一种状态是木块漂浮在水面上,第二种状态是木块浸没在水中,金属块和木块整体漂浮在水面上。
(2)分析木块受力情况,画出受力示意图。
(3)根据力平衡原理,求解方程组:
在图A中:F浮=G木.....................................(1)
在图B中:F浮' =G木+G金...............................................(2)
(2)公式-(1): F float'-F float = G金
代入公式后得到:ρ水gV木-ρ水g(V木-V露)= ρ金gV金。
ρ水v露= ρ金v金
ρ黄金=?ρ水=×1.0×103kg/m3 = 2.7×103kg/m3。
答:金属块的密度为2.7×103kg/m3。
描述:
(1)涉及两种物理状态下浮力的问题。经常需要分析物体在两种不同状态下的受力情况,然后根据力的平衡原理列出两个方程,通过求解方程得到结果。
(2)这个问题的另一种解法是木块增加的浮力等于金属块的重量,即δF浮=G金,
代入公式:ρ水G δ V行= ρ金gV金
其中δV row = 13.5 cm3,(等于不放金属块时木块露出水面的体积。)