浮力中关于液面升降的例题解析△h 的大小指液面高度的变化量,它是浮力问题与液体压强综合计算题的结合点。
对于它的分析求解是初中物理计算题的难点和重点。
液面升降的高度Δh 根据产生的原因可以分为三类:但实际变化远远不止于此!其中由于V 排变化引起的液面升降Δh 的问题是基本题型,也是中考要重点考察的容,为了使同学们正确分析此类问题,找出解决问题的关键,现将其核心知识及几种△h 产生情况的分析方法阐述如下:一、液体的体积不增减,仅仅由于V 排变化而引起的液面升降Δh 的问题。
【例1】如图1所示,容器的B 为粗细均匀的圆柱状,且横截面积S 容=200cm2。
物体A 为横截面积为S A=30cm2,高度为的h A 的圆柱体。
将物体A 放入液体中,物体A 浸入的深度为h 1,液体上升的高度为△h ,则液面上升的高度△h 等于什么?2、公式推导:△ h=V 排/S 容。
----(1)又根据物体排开液体的体积等于浸入的物体的体积即:V 排=V 浸入,物体A 为圆柱体,故有:S 容△ h = S A h 1h= S A h 1/S 容。
----(2)3、此式适用的条件是:V 水不变,而只有V 排的变化,且容器必须是柱状的。
此式的实质是:被物体排开的液体的体积V 排,分布于容器整个截面积(S 容)上,使液面变化△ h 。
如下图3。
图1AB图2甲乙思考:如图4所示的柱形容器,横截面积S容,物体为横截面积为S A,高度为的h A的圆柱体。
将物体放入液体中,物体浸入的深度为h1,液体上升的高度为△h,则液面上升的高度△h等于什么?二、V排可能发生变化,由于增减液体而导致的△h变化1、产生原因:物体均自由漂浮在液面上,液体密度不变,所以V排不变。
当向容器注入同种液体使其体积增加了△V,所以这种△h的由来是因为容器液体体积增加而导致的。
2、公式△h=△V液/S容。
-----(2)三、V排和液体的质量都变化从而导致的△h变化1、产生的原因:分析比较图7可知容器中液体增加了△V液,物体浸入液体的体积同时也增加了△V排。
因此这和前面两种中的△h是由V排和V液同时变化引起的情况不同,而是多了一个产生的因素。
2、公式推导:△h实质上就是物体在两种情况下液体的深度差,即△h=△V排/S物-----(4)(4)式是用与前两个公式不同方法推导的。
若用前面的方法推导又可得到不同于(4)式的另一种表示形式:由图:V总=(h1+△h)S容=h1S容+△hS容甲 乙丙 40 h /cm 50 60 F /N 20 30 0 426 10 810 70 V 总=V 液+V 排+△ V 液+△ V 排由图:h 1S 容=V 液+V 排 △hS 容=△V 液+△V 排 仍在图4中分析:△ V 排=△ hS 物 再代入上式得△ hS 容=△ V 液+△ hS 物 △ h (S 容-S 物)=△ V 液 △ h =△ V 液/(S 容-S 物)-----(5)中考演练:东城一模如图所示,底面积为S b 的圆柱形容器盛有适量的水,另一底面积为S a的圆柱体A 有部分体积浸在水中,当圆柱体A 相对于容器下降高度为h 时,水没有溢出,圆柱体A 也未全部没入水中,物体A 所受水的浮力增加了 。
中考演练:海淀一模23.如图甲所示,圆柱形平底容器置于水平桌面上,其底面积为500cm2。
在容器放入一个底面积为200cm2、高为20cm 的圆柱形物块,物块底部的中心通过一段细线与容器底部相连。
向容器缓慢注入某种液体直至将其注满,如图10乙所示。
已知在注入液体的过程中细线对物块的拉力F 随液体深度h 的变化关系图像如图10丙所示。
若将细线剪断,当物块静止时,液体对容器底部的压强为 Pa 。
(g =10N/kg )中考演练:二模12.如图7甲所示,装有部分水的试管竖直漂浮在容器的水面上,试管水面与容器底部的距离为h ,试管壁粗细均匀、厚度不计;现将一物块完全浸没在该试管水中,发现试管水面与容器底部的距离恰好仍为h ,如图8乙所示,若试管横截面积与容器横截面积之比为1:5,则下列说确的是A .放入的物块密度为5×103kg/m3B .放入的物块密度为1.25×103kg/m3C .放入的物块密度为2.25×103kg/m3D .小试管与容器水面变化的高度相等甲 图9 乙压强浮力第12题 专项训练(一)(1)16.如图9甲所示,A B 、两个实心正方体所受重力分别为A B G G 、,它们的密度分别为A B ρρ、,它们的边长分别为A B h h 、.若将它们放在水平地面上,对地面产生的压强分别为A B p p 、.若将它们放入柱状容器的水中(水未溢出),物体静止后,如图9乙所示,A 物体有1/3的体积露出水面,B 物体静止在水中,容器底部受到的压力比未放入两物体时增加1F ;若将B 物体取出轻压在A 物体上(水未溢出),待物体静止后.容器底部受到水的压力比未放入两物体时增加2F .若已知2A B p p =,1 1.52N F =,g 取10N/kg .则下列说确的是:A .:3:1AB h h =B .200Pa A B p p -=C .0.04m B h =D .211.52N A B G G F F +==;(崇文一模):(2) 23.一个竖直放置在水平桌面上的圆柱形容器,装某种液体。
将体积为V的金属块A 挂在弹簧测力计下并浸没在该液体中(A 与容器底未接触)。
金属块A 静止时,弹簧测力计的示数为F 。
将木块B 放入该液体中,静止后木块B 露出液面的体积与其总体积之比为7:12,把金属块A 放在木块B 上面,木块B 刚好没入液体中(如图11所示)。
若已知金属块A 的体积与木块B 的体积之比为13:24,则液体的密度为________金属块A 的密度为____________。
(东城一模)(3) 23.在一个圆柱形容器盛有深为20cm 的水。
现将一质量为200g 的密闭空心铁盒 A 放入水中时,空心铁盒有一半浮出水面;当铁盒上放一个小磁铁B 时,铁盒 恰 好浸没水中,如图11甲所示;当把它们倒置在水中时,A 有1/15的体积露出水面,如图11乙所示。
小磁铁B的密度为 kg/m 3。
甲 图11 乙(一模):(4)16.如图7所示,在底面积为S 的圆柱形水槽底部有一个金属球,圆柱型的烧杯漂浮在水面上,此时烧杯底受到水的压力为1F .若把金属球从水中捞出放在烧杯里使其底部保持水平漂浮在水面上,此时烧杯底受到的压力为2F ,此时水槽底部受到水的压强与捞起金属球前变化量为p ,水的密度为ρ水.根据上述条件可知,金属球捞起放入烧杯后 A .烧杯受到的浮力为21F F -B .金属球受到的支持力为21F F gρ-水C .金属球受到的支持力为21F F pS --D .水槽底部受到水的压力变化了pS(5) 、(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),下面说确的是 ( )(a ) (b )A .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(b ),容器中水面不变答案: (1) ACD根据A 和B 的重力,此时重力即为对地面的压力,因为A 的底面积大于B 的地面积,已知二者对地面的压强的大小关系,从而可以求出A 、B 的重力大小的关系;A 在水中漂浮,受到的浮力等于自身的重力,B 在水中悬浮,受到的浮力等于自身的重力;容器底部受到水的增加的压力就等于A 和B 的重力之和; B 物体取出轻压在A 物体上(水未溢出),待物体静止后,受到的浮力仍然等于A 和B 的重力之和;当将它们放入水中后分别静止在如图乙所示的位置时,根据物体的浮沉条件可知,漂浮时浮力等于其重力,悬浮时浮力也等于其重力,根据浮力公式列出等式,再利用压强之间的关系列出等式,从而求出边长之间的关系和两个压强之间的差.(2) 木块的体积24/13V A 的质量喂m mg- ρgv=F 木块B 刚好没入 可知 铁的重力等于液体7/12木块的体积的重力 ρg7/12 *24/13v =mg 两式联立得液体密度为13F/gv(3) <答案>7.5×103 (4) <答案>BD (5)解 A 在木块上面,A 和木块漂浮,则F 浮=G 水+G A V 排=gF 水浮ρ=gG G A水水ρ+A 从木块上拿下后,若ρA =ρ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V A 排+V 木排=gF A水浮ρ+gF 水浮木ρ=gG G A 水木ρ+比较②和①,②=①∴ A 选项中,容器中水面不变,而不是上升.当ρA =ρ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ρA >ρ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ρ+g G A 水ρ=g G 水水ρ+gG A 水ρ 比较③和①,∵ρA >ρ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=G A +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压强浮力第12、23题 专项训练(二)(2012)、12.水平桌面上放有甲、乙、丙、丁四个完全相同的圆柱形容器,容器分别盛有等质量的液体。
其中甲、乙、丁容器中的液体密度相同。
若将小球A 放在甲容器的液体中,小球A 静止时漂浮,此时甲容器对桌面的压力为1F ;若将小球A 用一段不计质量的细线与乙容器底部相连,并使其浸没在该容器的液体中,小球A 静止时乙容器对桌面的压力为2F ;若将小球A 放在丙容器的液体中,小球A 静止时悬浮,此时丙容器对桌面的压力为3F ;若将小球A 放在丁容器的液体中,用一根不计质量的细杆压住小球A ,使其浸没,且不与容器底接触,小球A 静止时丁容器对桌面的压力为4F ,则下列判断正确的是A .2134F F F F <=<B .1234F F F F ==<C .1324F F F F =<<D .1234F F F F ===23.如图6所示,圆柱形容器甲和乙放在水平桌面上,它们的底面积分别为2200cm 和2100cm 。