人教必刷05 压强与浮力综合-备战2020年中考物理必刷论述、计算80例（解析版）.doc

必刷05 压强与浮力综合
平衡模型
例29．（2019·天水）科技小组的同学用泡沫塑料盒灯泡制作了一个航标灯模具，如图所示。航标灯A总重4N，A底部与浮子B用细绳相连。当水位上升时，浮子B下降；水位下降时，浮子B上升，使航标灯A静止时浸入水中的深度始终保持为5cm，航标灯A排开水的质量为500g。浮子B重0.5N（不计绳重和摩擦，g=10N/kg）。求：
（1）航标灯A底部受到水的压强是多大？
（2）航标灯A静止时受到的浮力是多大？
（3）浮子B的体积为多大？
【答案】（1）500Pa；（2）5N；（3）1.5×10-4m3。
【解析】（1）A底部受到水的压强：p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa；
（2）航标灯A静止时，根据阿基米德原理可得，A受到的浮力：FA浮=G排=m排g=0.5kg×10N/kg=5N；
（3）A在浮力、重力和拉力作用下保持静止，则绳子对A的拉力：F=FA浮－GA=5N－4N=1N，
B受到绳子向下的拉力为：F′=F=1N，B在浮力、重力和拉力作用下保持静止，则浮子B受到的浮力：FB浮=GB+F′=0.5N+1N=1.5N，由F浮= V排得，浮子B的体积：VB=V排== =1.5×10-4m3。
答：（1）航标灯A底部受到水的压强是500Pa；（2）航标灯A静止时受到的浮力是5N；（3）浮子B的体积1.5×10-4m3。
【点评】（1）知道航标灯A底部所处的深度和水的密度，利用液体压强公式求其受到的压强大小； （2）知道航标灯静止时排开水的质量，利用阿基米德原理求航标灯受到的浮力； （3）航标灯静止时，浮子B所受的浮力（竖直向上）等于竖直向下的重力加上拉力，而拉力等于航标灯A受到的浮力减去航标灯模型的总重，再根据阿基米德原理求浮子B的体积。
本题考查了力的合成（三力平衡）、阿基米德原理、物体的浮沉条件（漂浮条件）、液体的压强计算，正确对浮子B、航标灯A进行受力分析是本题的关键。
物块弹簧模型
例30．（2019·天门）如图甲所示，有一体积、质量忽略不计的弹簧，其两端分别固定在容器底部和正方体形状的物体上。已知物体的边长为10cm。弹簧没有发生形变时的长度为10cm，弹簧受到拉力作用后，伸长的长度△L与拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水，直到物体上表面与液面相平，此时水深24cm。求：
（1）物体受到的水的浮力。
（2）物体的密度。
（3）打开出水孔，缓慢放水，当弹簧处于没有发生形变的自然状态时，关闭出水孔。求放水前后水对容器底部压强的变化量。
【答案】（1）10N；（2）0.6×103kg/m3；（3）打开出水孔，缓慢放水，当弹簧处于没有发生形变的自然状态时，关闭出水孔。放水前后水对容器底部压强的变化量为800Pa。
【解析】解：（1）物块刚好完全浸没在水中，则V排＝V物＝(0.1 m)3＝1×10﹣3m3，
物体所受的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3＝10N；
（2）由图甲可知，当物体上表面上液面齐平时，物体上表面距容器底的距离为h＝24cm，弹簧伸长的长度：△L＝24cm－10cm－10cm＝4cm
由图乙可知，此时弹簧对物体的拉力为F拉＝4N，木块的重力：G物＝F浮－F拉＝10N－4N＝6N，
物体的密度：ρ物= = = =0.6×103kg/m3；
（3）当弹簧处于没有发生形变的自然状态时，L弹簧＝10cm，此时物体受的浮力：F浮'＝G物＝6N，
V排'= = =6×10﹣4m3，可得：h浸= = =0.06m；
此时水的深度：h'＝L弹簧+h浸＝10cm+0.06m＝0.16m；
放水前后水对容器底部压强的变化量△p＝p－p'＝ρ水g（h－h'）＝1.0×103kg/m3×10N/kg×（0.24m－0.16m）＝800Pa。
连接体模型
例31．(2019·莱芜)如图甲所示，将边长都为10cm的正方体A和B用细线（质量忽略不计）连接在一起，放入水中，A和B恰好悬浮在水中某一位置，此时容器中水的深度为40cm，B下表面距容器底6cm。当把细线轻轻剪断后，物块A上升，物块B下沉，最后A漂浮在水面上静止，且A露出水面的体积是它自身体积的，B沉到容器底后静止（物块B与容器底不会紧密接触），如图乙所示。（A和B都不吸水，水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）甲图中物块B下表面受到水的压强；
（2）物块A的密度；
（3）图乙中物块B对容器底部的压强；
（4）物块B从图甲位置下落到图乙位置的过程中重力对物块B做的功。