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1、
人教版八下物理 微課堂講解(五) 用力的平衡分析浮力問(wèn)題
1. 有一根粗細(xì)均勻的蠟燭,長(zhǎng) 20?cm,密度是 0.9×103?kg/m3,底部插入一根鐵釘,豎直地漂浮在水面,蠟燭上端露出水面 1?cm?,F(xiàn)將蠟燭點(diǎn)燃,求這根蠟燭燃燒到剩余多長(zhǎng)時(shí),火焰會(huì)熄滅?(鐵釘體積不計(jì))
2. 如圖所示,圓柱形容器中盛有密度為 0.8×103?kg/m3 的酒精,容器的側(cè)壁上固定了一塊水平擋板 P,P 的下面有一個(gè)體積為 1000?cm3 、質(zhì)量為 500?g 的實(shí)心球被擋住,g 取 10?N/kg。
(1) 求擋板對(duì)實(shí)心球的壓力。
(2) 分析:若液體和實(shí)心球的密度都未知
2、,當(dāng)液體的密度與實(shí)心球的密度滿足什么關(guān)系時(shí),擋板對(duì)實(shí)心球沒(méi)有壓力?
3. 把重為 4?kg 、體積為 0.05?m3 的救生圈放在水中,體重為 40?kg 的人在使用它時(shí)(g 取 10?N/kg)
A.人和救生圈會(huì)漂浮在水面 B.人和救生圈會(huì)懸浮在水中
C.人和救生圈會(huì)下沉到水底 D.以上情況都有可能
4. 如圖所示,用細(xì)線將木塊 A 和金屬塊 B 連接在一起,放入水中靜止時(shí),它們恰好懸浮在水中。若木塊 A 的密度為 0.8×103?kg/m3,A 與 B 的體積之比為 79:2,則金屬塊的密度為 kg/m3。
5. 如圖(a)所示,在水面漂浮的木
3、塊上放一個(gè)質(zhì)量為 4?kg 的物體 M,木塊正好全部沒(méi)入水中。如圖(b)所示,在該木塊下掛一個(gè)密度為 5×103?kg/m3 的合金塊 N,木塊懸浮在水中。求合金塊的質(zhì)量。(g 取 10?N/kg)
6. 小明用實(shí)驗(yàn)測(cè)量粗細(xì)均勻的竹棍的橫截面積。他用短細(xì)線在竹棍的下端系一個(gè)小石塊,然后將它們放到水中,竹棍豎直立在水中,水面距竹棍上端 16.8?cm;再將系石塊的竹棍放到煤油中,竹棍豎直立在煤油中,煤油表面距竹棍上端 9.8?cm,兩次實(shí)驗(yàn)中石塊都不跟容器底接觸。已知竹棍長(zhǎng) 40?cm,質(zhì)量是 24?g,石塊的質(zhì)量是 18?g,煤油的密度是水的密度的 45。由上述所給條件求:
(1)
4、 細(xì)竹棍的橫截面積。
(2) 石塊的密度。
7. 科技小組的同學(xué)用長(zhǎng)方體泡沫塑料 A 、三腳架和燈泡等制作了一個(gè)如圖所示的航標(biāo)燈模型,模型總重為 4?N,A 底部與浮子 B 用細(xì)繩相連,浮子 B 重 0.5?N。水位上升時(shí),浮子 B 下降;水位下降時(shí),浮子 B 上升,使航標(biāo)燈始終豎立在水面。如果要使 A 靜止時(shí)排開水的體積保持 500?cm3 不變,則浮子 B 體積應(yīng)為多大?(不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦,g 取 10?N/kg。提示:滑輪上兩邊繩子上的力始終相等。)
8. 如圖(a)所示,一個(gè)木塊用細(xì)繩系在容器的底部,向容器中慢慢加水,當(dāng)木塊露出水面的體積是 20?cm3
5、 時(shí),細(xì)繩對(duì)木塊的拉力為 0.6?N。將細(xì)繩剪斷,木塊上浮,靜止時(shí)有 25 的體積露出水面,如圖(b)所示,求此時(shí)木塊受到的浮力。(g 取 10?N/kg)
答案
1. 【答案】 10?cm
【解析】蠟燭未燃燒時(shí):
G1=G釘=G浮1
即 ρ蠟gSL1+G釘=ρ水gSh???①
蠟燭熄滅時(shí):
G2+G釘=F浮2
即 ρ蠟gSL2+G釘=ρ水gSL2???②
由 ①?② 得:
ρ蠟gS(L1?L2)=ρ水gS(h?L2):
整理得:L2=ρ水h?ρ蠟L1ρ水?ρ蠟;
代入數(shù)據(jù)得 L2=0.1?m=10?cm,即蠟燭燃燒到剩余 10?cm 時(shí)熄滅。
6、
2. 【答案】
(1) 3?N
(2) 當(dāng)液體的密度與實(shí)心球的密度相等時(shí),擋板對(duì)實(shí)心球沒(méi)有壓力
【解析】
(1) 實(shí)心球靜止時(shí),受到重力 G 、擋板的壓力 F壓 和酒精的浮力 F浮,它們之間的關(guān)系為
F浮=F壓+G,則
F壓=F浮?G=ρ酒精gV排?mg=0.8×103?kg/m3×10?N/kg×1000×10?6?m3?0.5?kg×10?N/kg=3?N
(2) 由 F壓=F浮?G 可知,當(dāng) F浮=G 時(shí),F(xiàn)壓=0,
此時(shí) ρ液gV球=ρ球gV球
所以 ρ液=ρ球。即當(dāng)液體的密度與實(shí)心球的密度相等時(shí),擋板對(duì)實(shí)心球沒(méi)有壓力。
3. 【
7、答案】A
【解析】先求出救生圈浸沒(méi)在水中產(chǎn)生的浮力,再比較浮力與人、救生圈的總重力的大小,最后判斷人和救生圈的浮沉情況。
4. 【答案】8.9×103
5. 【答案】 5?kg
【解析】設(shè)木塊的質(zhì)量為 m木,所受浮力為 F浮,合金塊的體積為 V合金。
對(duì)于(a)圖,存在:
(m物+m木)g=F浮???①
對(duì)于圖(b)存在:
(m木+ρ合金V合金)g=F浮+ρ水gV合金???②;
代入數(shù)據(jù),聯(lián)立①②可得:
V合金=1×10?3?m3;
則合金的質(zhì)量:
m合金=ρ合金V合金=5×103?kg/m3×10?3?m3=5?kg。
6. 【答案】
8、
(1) 1.5×10?4?m2
(2) 2.5×103?kg/m3
【解析】
(1) 設(shè)竹棍的橫截面積為 S,石塊的體積為 V石。
當(dāng)竹棍漂浮在水面時(shí),浸入水中的長(zhǎng)度為
L1=40?cm?16.8?cm=23.2?cm=0.232?m
則 F浮水=G總,
即 ρ水g(SL1+V石)=(m竹+m石)g???①
當(dāng)竹棍漂浮在煤油表面時(shí),浸入煤油中的長(zhǎng)度為
L2=40?cm?9.8?cm=30.2?cm=0.302?m
則 F浮油=G總,
即 45ρ水g(SL2+V石)=(m竹+m石)g???②
聯(lián)立①②,代入數(shù)據(jù)可得
S=1.5×10?4?m
9、2,V石=7.2×10?6?m3。
(2) 石塊的密度
ρ石=m石V石=18×10?3?kg7.2×10?6?m3=2.5×103?kg/m3。
7. 【答案】 1.5×10?4?m3
【解析】對(duì)于浮子 B 來(lái)說(shuō),存在 F浮B=GB+F拉???①,對(duì)于航標(biāo)燈模型來(lái)說(shuō),存在 F浮A=GA+F拉???②,①②兩式合并為 F浮B?GB=F浮A?GA,因 F浮B=ρ水gVB,F(xiàn)浮A=ρ水gVA排,所以 ρ水gVB?GB=ρ水gVA排?GA,將已知數(shù)據(jù)代入上式,解得 VB=1.5×10?4?m3。
8. 【答案】 1.2?N
【解析】設(shè)木塊的體積為 V,對(duì)于(a)圖,存在
F浮=G+F拉,
即 ρ水g(V?V露)=G+F拉,???①
對(duì)于(b)圖,存在
G=ρ水g(1?25)V,???②
將②代入①得
ρ水g(V?V露)=ρ水g1?25V+F拉,
代入已知數(shù)據(jù),解得 V=2×10?4?m3,
則(b)圖中木塊受到的浮力
F浮?=ρ水g1?25V=1.0×103?kg/m3×10?N/kg×1?25×2×10?4?m3=1.2?N.