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    中考物理一轮复习考点过关 专题23浮力细线加水放水题型(知识点复习+例题讲解+过关练习) (含解析)
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    中考物理一轮复习考点过关 专题23浮力细线加水放水题型(知识点复习+例题讲解+过关练习) (含解析)

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    这是一份中考物理一轮复习考点过关 专题23浮力细线加水放水题型(知识点复习+例题讲解+过关练习) (含解析),共29页。试卷主要包含了选择题,填空题,计算题等内容,欢迎下载使用。

    1.如图所示,用细线固定不吸水的正方体木块A在水中静止,已知木块A重6N、边长为10cm,容器底面积为200cm2,现剪断细线,下列说法不正确的是( )
    A.剪断细线前,细线对A的拉力为4N
    B.物体A上浮至露出水面之前,物体所受浮力不变
    C.物体A漂浮后,水对容器底部的压强变化了200Pa
    D.物体A漂浮后,容器对桌面的压强变化了200Pa
    【答案】D
    【解析】解:A、木块的体积:VA=LA3=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3,
    由图可知,剪断细线前,木块浸没在水中,此时木块受到的浮力:
    F浮=ρ水gV排=ρ水gVA=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N
    此时木块A受到竖直向下的重力、绳子的拉力和竖直向上的浮力,由力的平衡条件可知,细线对A的拉力:F拉=F浮﹣G=10N﹣6N=4N,故A正确;
    B、木块A上浮至露出水面之前,排开水的体积都等于木块的体积,即排开水的体积不变,根据F浮=ρ水gV排可知,木块A所受浮力不变,故B正确;
    C、因为物块漂浮,所以F浮′=GA=6N,
    木块排开水的体积:V排′6×10﹣4m3,
    所以液面下降的深度为:Δh0.02m,
    则水对容器底的压强变化量:
    Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa,故C正确;
    D、容器对水平桌面的压力大小等于容器、容器内的水和物体的重力之和,物体A漂浮后,重力之和没有发生变化,因此容器对水平桌面的压力不变,由p可知,容器对桌面的压强不变,故D错误。
    故选:D。
    2.如图所示,烧杯和水的总质量是600g,烧杯与水平桌面的接触面积是100cm2,将一个质量是600g、体积是300cm3的实心长方体A用细线吊着,然后将其体积的一半浸入烧杯内的水中。下列选项错误的是(烧杯厚度忽略不计,杯内水没有溢出,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)( )
    A.细线对A的拉力是4.5N
    B.水对烧杯底的压强增大了150Pa
    C.烧杯对水平桌面的压强是750Pa
    D.烧杯对水平桌面的压力是12N
    【答案】D
    【解析】解:A.实心长方体A的一半体积浸入烧杯内的水中时排开水的体积V排V300cm3=150cm3=1.5×10﹣4m3,
    长方体A受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5×10﹣4m3=1.5N,
    长方体A的重力GA=mAg=600×10﹣3kg×10N/kg=6N,
    则细线对物体A的拉力F拉=GA﹣F浮=6N﹣1.5N=4.5N,故A正确;
    B.烧杯内水面上升的高度Δh0.015m,
    水对烧杯底的压强增大量:Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.015m=150Pa,故B正确;
    CD.烧杯和水的总重力:G总=m总g=600×10﹣3kg×10N/kg=6N,
    因长方体A受到的浮力和长方体A对水的压力是一对相互作用力,
    所以,长方体A对水的压力:F压=F浮=1.5N,
    烧杯对水平桌面的压力:F=G总+F压=6N+1.5N=7.5N,故D错误;
    烧杯对水平桌面的压强:p750Pa,故C正确。
    故选:D。
    3.将一圆柱形木块用细线栓在容器底部,容器中开始没有水,往容器中逐渐加水至如图甲所示位置,在这一过程中,木块受到的浮力随容器中水的深度的变化如图所示,则由图像乙得出的以下信息正确的是( )
    A.木块是重力为10N B.木块的底面积为200cm2
    C.细线对容器底部的最大拉力为6N D.木块的密度为0.6×103kg/m3
    【答案】D
    【解析】解:A.由图像可知,当容器中水的高度为6cm~12cm时,木块处于漂浮状态,受到的浮力和重力相等,因此木块的重力为6N,故A错误;
    B.由图像可知,当木块刚好漂浮时,木块被淹没的高度为6cm,此时木块受到的浮力为6N,
    由F浮=ρ水gV排=ρ水gSh可知,S0.01m2=100cm2,故B错误;
    C.细线对容器底部的最大拉力10N﹣6N=4N,故C错误;
    D.由图像可知,木块全部淹没受到的浮力为10N,由F浮=ρ水gV排可知,
    木块的体积V=V排10﹣3m3,
    则木块的密度:ρ0.6×103kg/m3,故D正确。
    故选:D。
    4.如图,厚度不计的圆柱形容器放在水平面上,内装有水,上端固定的细线悬挂着正方体M(不吸水)竖直浸在水中,M有的体积露出水面,此时水的深度为11cm。已知容器底面积是200cm2,重为4N,正方体M边长为10cm,重20N;若从图示状态开始,将容器中的水缓慢抽出,当容器中水面下降了6cm时,细绳刚好被拉断,立即停止抽水。不计细绳体积与质量,下列说法不正确的是( )
    A.如图未抽出水时,容器对水平面的压力为26N
    B.细绳所能承受的最大拉力为18N
    C.M最终静止后,水对容器底部的压强为900Pa
    D.M最终静止后,M对容器底部的压强为1200Pa
    【答案】C
    【解析】解:(1)物体M的底面积:SM=L2=(10cm)2=100cm2=0.01m2,
    若容器内没有物体M,水的深度为11cm时水的体积:V=S容h=200cm2×11cm=2200cm3,
    这些水的质量:m=ρ水V容=1.0g/cm3×2200cm3=2200g=2.2kg,
    因物体M受到的浮力和排开水的重力相等,
    所以,容器对水平面的压力F=G容+G水+F浮=G容+G水+G排,
    即:未抽出水时,容器内水和物体M的共同作用效果与2.2kg水的作用效果相同,
    则容器对水平面的压力:
    F=G容+mg=4N+2.2kg×10N/kg=26N,故A正确;
    (2)原来正方体M浸入水中深度:h1=(1)L10cm=8cm,
    水面下降6cm时正方体M浸入水中深度:h2=h1﹣△h=8cm﹣6cm=2cm,
    则物体M排开水的体积:V排=SMh2=100cm2×2cm=200cm3=2×10﹣4m3,
    此时正方体M受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N,
    所以细绳能承受的最大拉力:F拉=G﹣F浮=20N﹣2N=18N,故B正确;
    (3)细绳刚好被拉断时,容器内水的深度:h3=h﹣△h=11cm﹣6cm=5cm,
    容器内剩余水的体积:V水剩=S容h3﹣V排=200cm2×5cm﹣200cm3=800cm3,
    当物体M恰好浸没时,需要水的体积:
    V水=(S容﹣SM)L=(200cm2﹣100cm2)×10cm=1000cm3>800cm3,
    所以,细绳被拉断、M最终静止后,M没有浸没,
    则此时容器内水的深度:h48cm=0.08m,
    此时水对容器底部的压强:p=ρ水gh4=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa,故C错误;
    (4)M最终静止后,排开水的体积:V排′=SMh4=100cm2×8cm=800cm3=8×10﹣4m3,
    正方体M受到的浮力:F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N,
    M对容器底部的压力:F压=G﹣F浮′=20N﹣8N=12N,
    M对容器底部的压强:pM1200Pa,故D正确。
    故选:C。
    5.一个长方体木块通过细线与空杯底部相连,先置于空杯的底部(不粘连),如图甲所示;再缓慢注入水,使得木块上浮,最终停留在水中,如图乙所示。已知木块所受浮力的大小随杯中水的深度变化如图丙所示,则下列说法不正确的是( )
    A.木块的重力为1.6N
    B.木块完全浸没时受到的浮力为2N
    C.木块的密度为0.8×103kg/m3
    D.细线对木块的最大拉力为2N
    【答案】D
    【解析】解:图甲中,容器中没有水,木块没有受到浮力作用,对应图丙中的O点;缓慢注入水后,木块受到浮力的作用且浮力随着水的增多而逐渐增大,在其所受的浮力小于其重力的情况下,木块不会离开容器底部,对应图丙中的OA段;随着水的增多,当木块所受的浮力等于其重力时,物体开始漂浮在水面上,且随着水面逐渐上升,在细线未拉直的情况下,木块所受的浮力大小不变,对应图丙中的AB段;当细线被拉直后,水面继续上升,但木块不再上升,浸在水中的体积逐渐增大,所受的浮力也随之增大,对应图丙中的BC段;当木块完全浸没于水中后,木块所受的浮力不再随着水的深度变化而变化,对应图丙中的CD段。
    A、由以上分析可知,在AB段,木块处于漂浮状态,由物体的浮沉条件可知,此时木块所受的浮力等于其重力,则可知木块的重力为1.6N,故选项A正确;
    B、由以上分析可知,在CD段,木块完全浸没,此时木块所受的浮力为2N,故选项B正确;
    C、木块完全浸没时所受的浮力为2N,则由阿基米德原理可知,木块的体积V=V排,木块的质量为m,则木块的密度为ρ1.0×103kg/m3=0.8×103kg/m3,故选项C正确;
    D、木块浸没时细线对木块拉力最大,此时细线对木块的拉力F=F浮浸没﹣G=2N﹣1.6N=0.4N,故选项D错误。
    故选:D。
    6.将底面积为S容=100cm2的薄壁圆柱形容器放在水平台上,再将质量均匀的圆柱形物体(不吸水)用足够长的细绳系住悬挂于容器中,如图甲所示。现以100g/min的速度向容器中缓慢注水,直至注满容器为止。已知细绳所受拉力F大小与注水时间t的关系图像如图乙所示。忽略细绳体积、液体流动等因素。下列说法中错误的是( )
    A.物体的重力为2.4N
    B.物体的密度为1.2×103kg/m3
    C.当F=0.6N时物体下表面所受压强为450Pa
    D.当t=9min时容器底部所受水的压强为900Pa
    【答案】D
    【解析】解:A、由图乙可知,0~4min时,细绳拉力F1=2.4N,物块A的重:G物=F1=2.4N,故A正确;
    B、第7min时水面刚好与物块的上表面相平,则F浮=G物﹣F2=2.4N﹣0.4N=2N,
    根据阿基米德原理可知,物体的体积为:V物=V排2×10﹣4m3=200cm3,
    由G=mg=ρVg可知物体的密度为:ρ物1.2×103kg/m3,故B正确;
    C、由图乙可知,4~7min,容器内的水面从物块A的下表面升到上表面,
    注入水的质量:m1=100g/min×(7﹣4)min=300g,
    注入水的体积:V1300cm3,
    此过程中体积关系:V1+V物=S容h物,
    即:300cm3+200cm3=100cm2×h物,
    解得:h物=5cm,
    所以,S物40cm2,
    由图乙可知,当细绳的拉力F3=0.6N,物体部分浸入水中,
    水对物体下表面的压力:F=F浮=G﹣F3=2.4N﹣0.6N=1.8N,
    水对物体下表面的压强:p450Pa,故C正确;
    D、当t=9min时容器内水的质量为:m2=100g/min×9min=900g,
    此时水的体积为:V2900cm3,
    此时容器内水的深度为:h11cm=0.11m,
    此时容器底部所受水的压强为:p'=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.11m=1100Pa,故D错误。
    故选:D。
    7.如图甲所示,一实心圆柱体金属块通过细线与上端的拉力传感器相连,拉力传感器可以显示出受到的拉力大小。缓慢往空水箱中加水,直到装满(圆柱体不吸水,水的密度ρ水=1×103kg/m3)。如图乙是传感器的示数F随水箱中水面到水箱底的距离h变化的图像。以下对圆柱体金属块的判断正确的是( )
    A.高度为20cmB.底面积为1×10﹣3m2
    C.受到的浮力最大为4ND.密度为4×103kg/m3
    【答案】B
    【解析】解:A、由图乙可知,当水箱中水面到水箱底的距离h1=10cm时,圆柱体金属块下表面刚好与水面接触,当水箱中水面到水箱底的距离h2=20cm时,圆柱体金属块刚好浸没在水中,所以圆柱体金属块的高度为:h=h2﹣h1=20cm﹣10cm=10cm,故A错误;
    C、由图乙可知,当水箱中水面到水箱底的距离小于10cm时,传感器的示数为圆柱体金属块的重力G=F1=5N,当水箱中水面到水箱底的距离h2=20cm时,传感器的示数F2=4N,所以圆柱体金属块浸没时受到的浮力为:F浮=G﹣F2=5N﹣4N=1N,此时排开水的体积最大,受到的浮力最大,故C错误;
    B、由阿基米德原理可知,此时物体的体积为:V=V排1×10﹣4m3,所以圆柱体金属块的底面积为:S1×10﹣3m2,故B正确;
    D、由G=mg=ρVg可知,圆柱体金属块的密度为:ρ5×103kg/m3,故D错误。
    故选:B。
    8.水平桌面上有一个质量为1kg、底面积为200cm2的圆柱形盛水容器,在容器底部用细绳将一质量是600g,体积为1000cm3的正方体木块固定在水中,木块有的体积浸入水中,绳子处于绷紧状态,木块静止后水深30cm,如图甲所示;现向容器中加入适量水(水没有溢出)直至液面与物体的上表面相平,此时绳子刚好断裂,如图乙所示;绳子断裂后木块再次静止时,如图丙所示。下列说法中正确的是( )
    A.甲图中绳子的拉力为8N
    B.从甲图到乙图所加水的重力为4N
    C.丙图相对于乙图的水面下降了2cm
    D.在丙图中,容器对桌面的压强是3400Pa
    【答案】C
    【解析】解:A、甲图中木块浸入水中的体积:V排1V木1000cm3=800cm3=8×10﹣4m3;
    则木块受到的浮力:F浮1=ρ水gV排1=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N,
    木块的重力:G木=m木g=0.6kg×10N/kg=6N,
    木块静止时受力平衡,则绳子的拉力:F1=F浮1﹣G木=8N﹣6N=2N,故A错误;
    B、正方体木块的边长为L10cm,
    则木块的底面积为S木=L2=(10cm)2=100cm2,
    加水后的水面升高的高度为△h=(1)L=(1)×10cm=2cm,
    由于木块的位置不变,则所加水的体积为V水′=(S容﹣S木)△h=(200cm2﹣100cm2)×2cm=200cm3=2×10﹣4m3;
    所加水的重力:G水′=ρ水gV水′=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N,故B错误;
    C、乙图中木块浸没在水中,则木块排开水的体积:V排2=V木=1000cm3=1×10﹣3m3;
    丙图中木块处于漂浮状态,则此时木块受到的浮力为F浮3=G木=6N,
    由F浮=ρ水gV排可得此时木块浸入水中的体积:V排36×10﹣4m3;
    所以,丙图相对于乙图,排开水的体积变化量:△V排=V排2﹣V排3=1×10﹣3m3﹣6×10﹣4m3=4×10﹣4m3;
    水面变化的高度:△h0.02m=2cm,故C正确;
    D、容器的重力G容器=mg=1kg×10N/kg=10N;
    甲图中,水的体积为V水=S容h﹣V排1=200cm2×30cm﹣800cm3=5200cm2=5.2×10﹣3m3;
    水的重力G水=ρ水gV水=1.0×103kg/m3×10N/kg×5.2×10﹣3m3=52N,
    丙图中,容器对桌面的压力大小:F=G总=G水+G水′+G木+G容器=52N+2N+6N+10N=70N。
    容器对桌面的压强为:p3.5×103Pa;故D错误。
    故选:C。
    9.如图甲所示,一个柱形容器放在水平桌面上,容器中立放着一个底面积为100cm2,高为15cm,质量为0.9kg均匀实心长方体木块A,A的底部与容器底用一根10cm长细绳连在一起,现慢慢向容器中加水,当加入1.8kg的水时,木块A对容器底部的压力刚好为0,如图乙所示。往容器里继续加水,直到细绳刚刚被拉断立即停止加水,如图丙所示。细绳刚刚被拉断和拉断细绳后A静止时,水对容器压强变化了100Pa。下列说法正确的是( )
    A.物体A的密度为0.9g/cm3
    B.容器的底面积为200cm2
    C.绳子刚断时A受到的浮力为15N
    D.绳子断后A静止后水对容器底的压力为63N
    【答案】D
    【解析】解:A、木块A的体积:VA=SAhA=100cm2×15cm=1500cm3,
    物体A的密度:ρA0.6g/cm3,故A错误;
    B、当加入1.8kg的水时,木块A对容器底部的压力刚好为0,此时木块恰好漂浮;
    因木块受到的浮力和自身的重力相等,所以,由阿基米德原理可得:F浮=GA,即:mAg=ρ水gV排,
    则木块排开水的体积:V排900cm3,
    容器内水的深度:h水9cm,
    容器内加入水的体积:V水1.8×10﹣3m3=1800cm3,
    由V水=(S容﹣SA)h水可得,容器的底面积:
    S容SA100cm2=300cm2,故B错误;
    C、细绳拉断前、后木块静止时,由p=ρgh可得,容器内水深度的变化量:
    Δh0.01m=1cm,
    木块排开水体积的减少量:ΔV排=S容Δh=300cm2×1cm=300cm3,
    则剪断细绳前木块排开水的体积:V排′=V排+ΔV排=900cm3+300cm3=1200cm3=1.2×10﹣3m3,
    木块受到的浮力:F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.2×10﹣3m3=12N,故C错误;
    D、细绳拉断前木块浸入水中的深度:h水′12cm,
    最后容器中水的深度:h′=L+h水′﹣Δh=10cm+12cm﹣1cm=21cm=0.21m,
    底部受到的压强:p=ρ水gh′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.21m=2.1×103Pa,
    由p可得水对容器底的压力为:F容=pS容=2.1×103Pa×300×10﹣4m2=63N。故D正确。
    故选:D。
    10.如图所示,一个底面积为200cm2,足够深的薄壁圆柱形容器放在水平台面上,容器底部有一个可关闭的阀门,容器内原装有20cm深的水。再将一个重力为54N、高为20cm、底面积为100cm2的圆柱形物体用上端固定的细绳吊着浸入水中,物体静止时有的体积浸入水中。细线能够承受的最大拉力为52N,打开阀门,水以每秒20cm3的速度流出,当细线断的瞬间立刻关闭阀门,则下列说法正确的是( )
    A.未放水时,细线对物体的拉力为49N
    B.从开始放水到细线拉断,经过130s
    C.绳断后,当物体静止时,水对容器底的压强为2350Pa
    D.绳断后,当物体静止时,物体对容器底部的压强为3200Pa
    【答案】C
    【解析】解:(1)因物体静止时,有 的体积浸没在水中,
    此时物体受到的浮力为:F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg0.2m×0.01m2=15N,
    此时细线对物体的拉力为:F拉=G﹣F浮=54N﹣15N=39N,故A错误;
    (2)物体的重力G=54N,细绳能够承受的最大拉力F′=52N,
    则当细绳断的瞬间,物体受到的浮力:F浮′=G﹣F′=54N﹣52N=2N;
    因物体静止时,有 的体积浸没在水中,
    所以此时物体浸入水中的深度:h1h20cm=15cm,
    由F浮=ρgV排可得,细绳断的瞬间物体排开水的体积:
    V排′2×10﹣4m3,
    此时物体浸入水中的深度:h20.02m=2cm,
    则容器内流出水的体积:
    V流水=(h1﹣h2)×(S容﹣S)=(15cm﹣2cm)×(200cm2﹣100cm2)=1300cm3,
    水以每秒20cm3的速度流出,则水流出的时间:t65s,故B错误;
    (3)细绳断后,容器内剩余水的体积:V剩水=S容h水﹣V流水=200cm2×20cm﹣1300cm3=2700cm3,
    圆柱体的体积:V=Sh=100cm2×20cm=2000cm3=2×10﹣3m3,
    圆柱体的质量:m5.4kg,
    圆柱体的密度:ρ2.7×103kg/m3>ρ水,
    当物体静止时浸没在水中,则此时容器内水面的深度:
    h23.5cm=0.235m,
    水对容器底部的压强:p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.235m=2350Pa,故C正确;
    (4)细绳断后圆柱体沉底,此时圆柱体受到的浮力为:
    F浮′=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m×0.01m2=20N,
    细绳断后,当物体静止时,物体对容器底部的压力等于物体的重力减去完全浸没时的浮力,
    即F=G﹣F浮′=54N﹣20N=34N,
    物体对容器底部的压强为:p3400Pa,故D错误。
    故选:C。
    11.如图甲,横截面积为20cm2的圆筒型容器中装有适量的水,将A、B两个圆柱体物块悬挂在弹簧测力计上,自图示位置以1cm/s的速度匀速下降,测力计示数变化如图乙所示。则A、B两物块的高度hA、hB分别为( )
    A.hA=4cm,hB=4cm
    B.hA=6cm,hB=4cm
    C.hA=5cm,hB=6cm
    D.hA=6cm,hB=5cm
    【答案】D
    【解析】解:由图乙可知,0秒时拉力为2.8N,4s时拉力为2.6N,此时B刚好浸没,则B受到的浮力为0.2N,
    排开水的体积为:,
    则水面上升的高度为,
    又B下降的距离为hB=sB=vt=1cm/s×4s=4cm,
    所以此时B的上表面在原来水面向上1cm处,B的下表面在原来水面向下4cm处,所以B的高度为5cm;
    同理可知,6s时拉力为2.6N,此时A物块下表面刚好碰到水面,10s时拉力为2.2N,A物块刚好浸没,则A受到的浮力为0.4N,
    排开水的体积为:,
    则水面上升的高度为,
    又A下降的距离为hA=sA=vt=1cm/s×(10﹣6)s=4cm,
    所以此时A的上表面在6s时的水面向上2cm处,A的下表面在6s时的水面向下4cm处,所以A的高度为6cm。
    故选:D。
    12.在水平桌面上放有一薄壁柱形容器,底面积为100cm2,将一个重力为2.5N,底面积为40cm2,高为10cm柱形玻璃杯A漂浮于水面,底部连接有一个实心金属块B,B的密度为2×103kg/m3,细线未拉直,如图甲所示。然后向容器中注水,细线拉力随时间变化图象如图乙所示(容器无限高,g=10N/kg),最后A、B两物体在水中处于静止状态(B未与底部紧密接触,细线不可伸长且质量体积忽略不计),则下列说法错误的是( )
    A.注水前,玻璃杯A所受浮力的大小2.5N
    B.注水前,水对玻璃杯A底部的压强大小625Pa
    C.向容器中注水时,t1时刻到t2时刻加水的体积为50cm3
    D.B物体的重力为2N
    【答案】C
    【解析】解:(1)由于玻璃杯A处于漂浮,则受到的浮力F浮=GA=2.5N,故A正确;
    (2)玻璃杯A处于漂浮,根据浮力产生的原因可知:水对玻璃杯A底部的压力F=F浮=2.5N;
    则玻璃杯A底部受到的压强p625Pa,故B正确;
    (3)由图乙可知t1时刻到t2时刻浮力的变化为:ΔF浮=1N﹣0.5N=0.5N,
    由F浮=ρ水gV排得玻璃杯A增加的浸没水中体积:
    ΔV浸=ΔV排5×10﹣5m3=50cm3,
    水面升高的高度Δh1.25cm,
    则加水的体积ΔV水=(S﹣SA)Δh=(100cm2﹣40cm2)×1.25cm=75cm3,故C错误;
    (4)物体B处于静止状态,受重力、浮力、拉力,由图知拉力最大为1.0N,即ρBgVB=ρ水VBg+F,
    代入数据得:2×103kg/m3×10N/kg×VB=1×103kg/m3×10N/kg×VB+1.0N,
    解得:VB=10﹣4m3,
    B物体的重力为:GB=ρBgVB=2×103kg/m3×10N/kg×10﹣4m3=2N,故D正确。
    故选:C。
    13.如图所示,足够高的柱形容器底面积为200cm2。容器内放有一密度为0.4g/cm3、边长为10cm的正方体木块A,将一物块B放在A的正上方,用一条质量可忽略不计的细绳,两端分别系于木块底部中心和柱形容器中心。现缓慢向容器中加水,当加入2.4kg的水后停止加水,此时木块A有五分之一的体积露出水面,细绳受到的拉力1N,容器中水的深度为h1;再将物块B取下并缓慢放入水中直到浸没时,细绳刚好断掉,液面稳定后容器中水的深度为h2。已知细绳能承受的最大拉力为5N。则下列说法中错误的是( )
    A.细绳的长度为8cm
    B.物体B的密度为3g/cm3
    C.h1:h2=16:17
    D.物块B最终对容器底部的压力为2N
    【答案】C
    【解析】解:V水2.4×10﹣3m3,
    VA=(0.1m)3=10﹣3m3,
    mA=ρAVA=0.4×103kg/m3×10﹣3m3=0.4kg,
    GA=mAg=0.4kg×10N/kg=4N,
    因为木块A有五分之一的体积露出水面,所以,V排=(1)VA=0.8×10﹣3m3,
    F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8×10﹣3m3=8N,
    容器中水的原来深度为:h10.16m,
    因为木块A有五分之一的体积露出水面,
    所以,h浸=(1)LA=0.8×0.1m=0.08m,
    细绳的长度:L绳=h1﹣h浸=0.16m﹣0.08m=0.08m=8cm,故A正确;
    因为GB+GA+F拉=F浮,
    所以,GB=F浮﹣GA﹣F拉=8N﹣4N﹣1N=3N,
    mB0.3kg,
    再将物块B取下并缓慢放入水中直到浸没时,细绳刚好断掉,
    绳子上增加的拉力:ΔF=F拉最大﹣F拉=5N﹣1N=4N,
    物体A增加的浮力:ΔF浮=ΔF﹣GB=1N,
    物体A增加排开水的体积:ΔV排1×10﹣4m3,
    水面升高:Δh0.01m
    细绳刚断时,水的深度为h=h1+Δh=0.17m,
    液面稳定后,A上浮,液面下降,容器中水的深度为h2<h
    所以,h1:h2≠16:17,故C错误;
    VB=Δh(S容﹣SA)=0.01m×100×10﹣4 m2=1×10﹣4 m3,
    ρB3g/cm3,故B正确;
    因为B浸没,VB排=VB,
    FB浮=ρ水gVB排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4 m3=1N,
    所以,物块B最终对容器底部的压力为:F压=GB﹣FB浮=3N﹣1N=2N,故D正确。
    故选:C。
    14.如图甲所示,水平放置的底面积为200cm2的轻质薄壁柱形容器中浸没有正方体A、圆柱体B.体积为1000cm3,重力为6N的A通过不可伸长的细线与容器底部相连,B放在A上。打开阀门K放出液体,容器中液体深度h与细线上拉力F关系如图乙所示。若当液体深度为20cm时,关闭阀门,剪断细线,将B从A上取下放入液体中,待A、B静止后,容器底部受到的液体压强p1,则下列说法不正确的是( )
    A.容器内液体密度为2×103kg/m3
    B.未打开阀门前,B对A的压强为500Pa
    C.待A、B静止后,液体压强p1=3750Pa
    D.待A、B静止后,与剪断细线前,A竖直移动了4.5cm
    【答案】C
    【解析】解:已知VA=1000cm3,则hA(10cm,则SA=hA2=(10cm)2=100cm2;
    A、当液体深度为20cm时,绳子的拉力发生转折,说明圆柱体B全部露出液面,正方体A上表面与液面相平,则此时V排2=VA=1000cm3=1×10﹣3m3,根据阿基米德原理可知:
    F浮2=ρ液gV排2,
    根据受力平衡可知:F浮2=GA+GB+F2,
    则:ρ液gV排2=GA+GB+F2,
    即:ρ液×10N/kg×1×10﹣3m3=6N+GB+8N ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
    当液体深度为16cm时,绳子的拉力为0,则说明正方体A和圆柱体B处于漂浮状态,
    此时,V排3=VA﹣SA△h3=1000cm3﹣100cm2×(20cm﹣16cm)=600cm3=6×10﹣4m3,
    根据阿基米德原理可知:F浮3=ρ液gV排3,
    根据受力平衡可知:F浮3=GA+GB,
    则:ρ液gV排3=GA+GB,
    即:ρ液×10N/kg×6×10﹣4m3=6N+GB ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
    解①②可得:ρ液=2×103kg/m3,GB=6N;
    B、由图象知,当液体深度大于25cm时,正方体A和圆柱体B都处于浸没状态,则根据受力平衡可知:F浮1=GA+GB+F1=6N+6N+12N=24N,
    根据F浮=ρ液gV排可知:
    V排1.2×10﹣3m3,
    所以,VB=V排﹣VA=1.2×10﹣3m3﹣1.2×10﹣3m3=2×10﹣4m3=200cm3,
    则:SB40cm2=4×10﹣3m2,
    未打开阀门前,B上表面的深度为:△h1=30cm﹣25cm=5cm=0.05m,
    则B对A的压力F=GB﹣FB浮=GB﹣ρ液gVB=6N﹣2×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N,
    B对A的压强p500Pa;故B正确;
    C、当液体深度为20cm时关闭阀门,液体体积V液=S容h3﹣VA=200cm2×20cm﹣1000cm3=3000cm3,
    待A静止后处于漂浮状态,则F浮A=GA=6N,
    根据F浮=ρ液gV排可知:VA排3×10﹣4m3=300cm3,
    则待A、B静止后液体深度h17.5cm=0.175m,
    容器底部受到的液体压强p1=ρ液gh=2×103kg/m3×10N/kg×0.175m=3500Pa;故C错误;
    D、当液体深度为20cm时关闭阀门时,正方体A的下表面与容器底的高度为h′=20cm﹣10cm=10cm,
    待A、B静止后正方体A浸没的深度hA浸3cm,
    则此时A的下表面与容器底的高度为h″=17.5cm﹣3cm=14.5cm,
    所以,△h=h″﹣h′=14.5cm﹣10cm=4.5cm,故D正确。
    故选:C。
    15.如图甲所示,水平桌面上放有上、下两部分均为柱形的薄壁容器,上部分横截面积为200cm2,足够高,下部分横截面积为150cm2,高度为10cm,里面装有部分水,将一个边长为10cm,质量为1.6kg的正方体用一根轻绳系在天花板上并刚好浸没在水中。现从t=0时开始以一定的速度匀速放水,水对容器底部的压强随时间变化规律如图乙所示。下列说法错误的是( )
    A.放水前,容器中液体的深度为16cm
    B.t=9s,水对容器底部的压强为1200Pa
    C.绳子能够承受的最大拉力为14N
    D.t=15s,物体对容器底部的压力为12N
    【答案】B
    【解析】解:A、图乙可知,放水前,水对容器底部的压强1600Pa,
    则容器中液体的深度为h0.16m=16cm,故A正确;
    B、图乙可知,t=9s时,已经放水900cm3,剩余水800cm3,容器下部水的体积V=(S容器﹣S物)×10cm=500cm3,所以容器上部还有水300cm3,上部水深1.5cm,此时容器中的水深为11.5cm=0.115m,容器底受到的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.115m=1150Pa,故B错误;
    C、由图乙可知,在0﹣7s内水对容器底部的压强逐渐减小,在7﹣9s时水对容器底部的压强增大,说明在t=7s时,绳子恰好断裂。在7﹣9s时,正方体下落,直至容器底部。在t=7s时,水对容器底部的压强为800Pa,此时水深为h10.08m=8cm;
    由放水前,容器中液体的深度为16cm,正方体刚好浸没在水中且边长10cm,则轻绳下端系着正方体时,正方体底部到容器底部
    h0=16m﹣10cm=6cm,
    则在t=7s时,正方体两侧的液体深度为h2=h1﹣h0=8cm﹣6cm=2cm,
    正方体的底面积为S正=l2=(10cm)2=100cm2=10﹣2m2,
    此时,正方体排开液体的体积为V排=S正h2=100cm2×2cm=200cm3=2×10﹣4m3,
    正方体所受浮力的大小为F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×2×10﹣4m3×10N/kg=2N,
    正方体的重力为G=mg=1.6kg×10N/kg=16N,
    则此时绳子能够承受的最大拉力为
    F=G﹣F浮=16N﹣2N=14N,故C正确;
    D、由图乙可知,0﹣6s,水对容器底部的压强变化量为Δp=1600Pa﹣1000Pa=600Pa,
    则水下降的深度为Δh0.06m=6cm,
    放出水的体积为V放=(S上﹣S正)Δh=(200cm2﹣100cm2)×6cm=600cm3,
    放水的速度为Q100cm3/s,
    当t=15s时,共故出水的体积为V15=Qt15=100cm3×15s=1500cm3,
    放水前,容器中液体的深度为16cm,由下部分高度为10cm可知,下部分水深为10cm,可得上部分水的高度为h上=h液﹣h下=16cm﹣10cm=6cm,
    放水前,水的总体积为V总=V上+V下﹣V正=S上h上+S下h下﹣S正h正=200cm2×6cm+150cm2×10cm﹣100cm2×10cm=1700cm3,
    当t=15s时,剩余水的体积为V剩=V总﹣V15=1700cm3﹣1500cm3=200cm3,
    因此时正方体下落在容器底部,故此时的水深为h34cm=0.04m,
    此时正方体受到的浮力为
    F浮正=ρ水V排正g=ρ水S正h3g=1.0×103kg/m3×10﹣2m2×0.04m×10N/kg=4N,
    物体即正方体对容器底部的压力为F1=G﹣F浮正=16N﹣4N=12N,故D正确。
    故选:B。
    二、填空题(共5小题):
    16.如图甲所示,水平放置的平底柱形容器A的底面积为200cm2.不吸水的正方体木块B的重为5N.边长为10cm,静止在容器底部,把不可伸长的细线一端固定在容器底部,另一端固定在木块B的底面中央,且细线的长度L为4cm,已知水的密度为1.0×103kg/m3.则甲图中,木块对容器底部的压强为 Pa.向容器A中缓慢加水,当细线受到拉力为1N时,停止加水,如图乙所示,此时容器底部受到水的压强是 Pa,若将图乙中与B相连的细线剪断,当木块静止时,容器底部受到水的压力是 N。
    【答案】500;1000;19。
    【解析】解:(1)容器底的受力面积:S=10×10﹣2m×10×10﹣2m=0.01m2,
    木块对杯底的压力:F=G=5N,
    木块对杯底的压强:p500Pa;
    (2)木块受到的浮力:F浮=G+F拉=5N+1N=6N;
    由浮力公式:F浮=ρgV排可知,
    此时木块浸入水中的体积是:V排6×10﹣4m3;
    由:V=Sh可知,此时木块浸入水中的深度是:h0.06m=6cm;
    此时液面的总高度是:H=h+L=6cm+4cm=10cm,
    水对容器底的压强:p水=ρ水gH=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
    (3)此时杯中水的体积是:V=0.02m2×0.1m﹣0.0006m3=0.0014m3
    将图乙中与B相连的细线剪断,当木块静止时,木块恰好处于漂浮状态,即此时F浮=G物=5N;
    由浮力公式:F浮=ρgV排可知:V排0.0005m3;
    此时水和浸入水中的总体积是:V=0.0014m3+0.0005m3=0.0019m3;
    所以此时的液体的深度是:h′0.095m=9.5cm,
    此时容器底部所受的压强是:p′=ρgh′=1000kg/m3×10N/kg×0.095m=950Pa,
    容器底受到水的压力:F′=p′S=950Pa×0.02m2=19N。
    故答案为:500;1000;19。
    17.将一底面积为0.01m2的长方体木块用细线栓在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与液面相平,如图甲所示,在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示,则木块所受到的最大浮力为 N,木块重力为 N,细线对木块的最大拉力为 N。将细线剪断后容器对桌面的压强将 (填“变大”、“变小”、“不变”;g取10N/kg)。
    【答案】15;9;6;不变。
    【解析】解:(1)由图乙可知,在9cm~16cm内,木块处于漂浮状态,此时木块底部受到水的压强p=900Pa,
    由p可得,木块底部受到水向上的压力:F向上=p向上S=900Pa×0.01m2=9N,
    由浮力产生的原因F浮=F向上﹣F向下可得,木块受到的浮力:F浮=F向上﹣F向下=F向上=9N,
    因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,
    所以,木块的重力:G木=F浮=9N;
    木块浸没时排开水的体积最大,受到的浮力最大,细线对木块的拉力最大,此时木块下表面所处的深度最大,受到水的压强最大,
    由图乙可知,木块上表面与液面相平时,木块底部受到水的压强p′=1500Pa,
    此时木块底部受到水向上的压力:F向上′=p向上′S=1500Pa×0.01m2=15N,
    木块受到的最大浮力:F浮大=F向上′﹣F向下=F向上′=15N,
    由力的平衡条件可得,细线对木块的最大拉力:F拉大=F浮大﹣G木=15N﹣9N=6N;
    (2)将细线剪断后,容器和水、木块的总重力不变,则容器对桌面的压力不变,同时受力面积也不变,由p可知,容器对桌面的压强不变。
    故答案为:15;9;6;不变。
    18.如图所示,底面积为200cm2、重4N的薄壁圆柱形容器放在水平地面上,细绳上端固定,下端悬挂着不吸水正方体M,已知正方体M的边长为10cm、重20N,有的体积露出水面,此时水的深度为11cm。则细绳对物体的拉力是 N,从图示状态开始,将容器中的水缓慢抽出,当水面下降了7cm时,细绳恰好断裂,立即停止抽水,不计细绳体积和质量,M最终静止后,水对容器底部的压强为 Pa。
    【答案】12;700。
    【解析】解:(1)物体M的底面积:SM=L2=(10cm)2=100cm2=0.01m2,
    物体M排开水的体积:V排1=SMh浸1=100cm2×(1)×10cm=800cm3=8×10﹣4m3,
    此时正方体M受到的浮力:F浮1=ρ水gV排1=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N,
    所以细绳的拉力:F拉=G﹣F浮1=20N﹣8N=12N;
    (2)正方体M的密度:ρM2×103kg/m3>ρ水,
    细绳刚好被拉断时,容器内水的深度:h2=h﹣Δh=11cm﹣7cm=4cm,
    则此时物体M浸入水的深度h浸2=h浸1﹣Δh=(1)×10cm﹣7cm=1cm,
    容器内剩余水的体积:V水剩=S容h2﹣V排2=S容h2﹣SMh浸2=200cm2×4cm﹣100cm2×1cm=700cm3,
    当物体M恰好浸没时,需要水的体积:V水=(S容﹣SM)L=(200cm2﹣100cm2)×10cm=1000cm3>700cm3,
    所以,细绳被拉断、M最终静止后,M没有浸没,
    则此时容器内水的深度:h37cm=0.07m,
    此时水对容器底部的压强:p=ρ水gh3=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.07m=700Pa。
    故答案为:12;700。
    19.如图甲所示,圆柱形平底容器置于水平桌面上,其底面积为200cm2.在容器内放入一个底面积为100cm2、高为30cm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。向容器内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的变化关系图象如图10丙所示。则液体的密度为 kg/m3;若注满液体后将细线剪断,当物块静止时,液体对容器底部的压强为 Pa。
    【答案】0.8×103;4000。
    【解析】解:(1)由丙图象可知:30cm到40cm时液面变化高度△h=10cm=0.1m;拉力由0变到8N,则拉力变化量△F=8N,所以浮力变化量△F浮=△F=8N;
    根据F浮=ρ液gV排可知:ρ液0.8×103kg/m3;
    (2)圆柱体的体积V圆柱体=S圆柱体h圆柱体=100cm2×30cm=3000cm3=0.003m3;
    由图丙可知h容器=55cm,则容器的容积:V容器=S容器h容器=200cm2×55cm=11000cm3=0.011m3,
    杯中注满液体时,液体的体积:V液=V容器﹣V圆柱体=0.011m3﹣0.003m3=8×10﹣3m3;
    由图丙可知,当液体深度为40cm以后,绳子的拉力不再发生变化,说明h=40cm时,圆柱体恰好完全浸没,
    所以,绳子的长度:L=h﹣h圆柱体=40cm﹣30cm=10cm,
    当h′=30cm时,圆柱体处于临界状态,受到的浮力和自身的重力相等,
    此时圆柱体下表面所处的深度:h1=h′﹣L=30cm﹣10cm=20cm,
    圆柱体排开液体的体积:V排=S圆柱体h1=100cm2×20cm=2000cm3=2×10﹣3m3,
    杯中注满液体后,若再将细线剪断,当物块静止时,液体和物块浸入液体中的总体积:
    V=V水+V排=8×10﹣3m3+2×10﹣3m3=1×10﹣2m3,
    容器内液体的深度:h深0.5m,
    液体对容器底部的压强:p=ρ液gh深度=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.5m=4000Pa。
    故答案为:0.8×103;4000。
    20.如图甲所示,静止在水平地面的容器装有适量水,底面积为100cm2,上端开口面积为60cm2.用细线吊着底面积为50cm2的长方体,使其缓慢浸没于水中,直至物体静止在容器底部;松开细线,物体上表面距水面4cm,容器对地面的压力相比未放入物体时增大了40N.图乙是水对容器底部的压强p与物体下表面浸入水中深度H的图象。则未放入物体时,容器中水的深度为 cm,物体的密度为 kg/m3。
    【答案】13;5.375×103。
    【解析】解:(1)根据图乙可知,长方体未放入水中时,水对容器底部的压强为1300Pa,
    由p=ρgh可知,未放入物体时,容器中水的深度:h0.13m=13cm;
    (2)由p=ρgh可知,当水对容器底部的压强为1500Pa时,容器中水的高度也就是容器较宽部分的高度为h115cm;
    由图乙可知,当H=10cm时,水对容器底部的压强最大为p2;
    此时物体进入水中的体积为V浸=S物H=(50×10)cm3=500cm3;
    此时水的高度h水=h115cm20cm;
    则h物=h水﹣4cm=16cm,当H大于10cm,则水已溢出;
    物体的重力G物=△F压+△G水=40N+ρ水g(V物﹣S物H)=43N;
    物体的密度为ρ物kg/m3=5.375×103kg/m3
    故答案为:13;5.375×103。
    三、计算题(共5小题):
    21.将一正方体木块,系好绳子后放入甲图容器中,并把绳子的另一端固定在容器底部的中央。然后沿器壁缓慢匀速倒入水(忽略其他因素影响),容器中水与木块位置变化如图所示。小花经过分析画出木块从加水开始到被完全浸没后的过程中,水对容器底部的压力随加水体积的变化图像,如图所示。已知ρ木=0.6×103kg/m3,木块质量为600g,底面积为100cm2。求:
    (1)如图甲所示,未加水时木块对容器底部的压强是多少;
    (2)如图乙所示,当注入水体积为600cm3时,木块对容器底部的压力刚好为0,则容器底面积是多少cm2;
    (3)当加水体积为1800cm3时剪断绳子,当木块稳定后,绳断前后木块移动距离是多少cm。
    【答案】(1)如图甲所示,未加水时木块对容器底部的压强是600Pa;
    (2)如图乙所示,当注入水体积为600cm3时,木块对容器底部的压力刚好为0,则容器底面积是200cm2;
    (3)当加水体积为1800cm3时剪断绳子,当木块稳定后,绳断前后木块移动距离是3cm。
    【解析】解:(1)如图甲所示,未加水时木块对容器底部的压力:F=G=mg=0.6kg×10N/kg=6N,
    木块对容器底部的压强:p600Pa;
    (2)如图乙所示,当注入水体积为600cm3时,木块对容器底部的压力刚好为0,
    此时木块处于漂浮状态,受到的浮力F浮=G=6N,
    由F浮=ρgV排可得,排开水的体积:V排6×10﹣4m3=600cm3,
    则木块浸入水中的深度:h浸6cm,
    由注水的体积V水=(S容﹣S木)h浸可得,容器的底面积:S容S木100cm2=200cm2;
    (3)由ρ可得,木块的体积:V木1000cm3,
    木块的高度:h木10cm,
    由图象可知,当注入水的体积为1600cm3时,木块恰好浸没,
    当加水体积为1800cm3时,木块上表面到液面的距离h11cm,
    剪断绳子稳定后,木块处于漂浮状态,受到的浮力为6N,排开水的体积600cm3,浸入水中的深度为6cm,
    则木块上表面到水面的距离h2=h木﹣h浸=10cm﹣6cm=4cm,
    木块排开水体积减少导致液面下降的高度h32cm,
    当木块稳定后,绳断前后木块移动距离:h=h1+h2﹣h3=1cm+4cm﹣2cm=3cm。
    答:(1)如图甲所示,未加水时木块对容器底部的压强是600Pa;
    (2)如图乙所示,当注入水体积为600cm3时,木块对容器底部的压力刚好为0,则容器底面积是200cm2;
    (3)当加水体积为1800cm3时剪断绳子,当木块稳定后,绳断前后木块移动距离是3cm。
    22.如图甲,边长为10cm的立方体木块A通过细线与圆柱形容器底部相连,容器中液面与A上表面齐平,液面距容器底距离为30cm。从打开容器底部的抽液机匀速向外排液开始计时,细线中拉力F随时间t的变化图象如图乙所示,已知木块密度ρ=0.5×103kg/m3,容器的底面积为200cm2,g取10N/kg。根据以上信息,请解决下列问题:
    (1)第0秒时,木块A受到的浮力多大?
    (2)容器中液体的密度多大?
    (3)第50秒时,液体对容器底的压强多大?
    (4)50秒内从容器中抽出液体的质量是多少?
    【答案】(1)第0秒时,木块A受到的浮力为10N;(2)容器中液体的密度为1.0×103kg/m3;
    (3)第50秒时,液体对容器底的压强为2500Pa;(4)50秒内从容器中抽出液体的质量是0.5kg。
    【解析】解:(1)木块体积V=(0.1m)3=1×10﹣3m3,
    由ρ可得,木块的质量m=ρ木V=0.5×103kg/m3×1×10﹣3m3=0.5kg,
    木块的重力G=mg=0.5kg×10N/kg=5N,
    当t=0时,A与液面的上表面相平,此时A受到重力、绳子的拉力及液体对它的浮力的作用,故存在平衡关系:F浮=G+F拉,因为木块的重力G=5N,故木块受到的浮力F浮=5N+5N=10N,
    (2)由F浮=ρ液gV排得:ρ液1.0×103kg/m3;
    (3)由图乙可知:第50s时,绳子的拉力为零,即木块处于漂浮状态,则F浮′=G=5N,
    根据F浮=ρ液gV排得此时的木块浸入液体里的体积为:
    V排′5×10﹣4m3=500cm3,
    所以,木块浸入液体的深度为:h浸5cm,
    此时液体深度h′=h﹣(L﹣h浸)=30cm﹣(10cm﹣5cm)=25cm=0.25m,
    液体对容器底的压强p=ρgh′=103kg/m3×10N/kg×0.25m=2500Pa;
    (4)当木块恰好漂浮时,F浮=G
    则ρ水gV排=ρgV
    得V排V=0.5×10﹣3m3
    所以排出水的体积为:V=(S容﹣S木)h露=(200﹣100)10×10﹣6m3=0.5×10﹣3m3
    m=ρ水V=103kg/m3×5×10﹣4m3=0.5kg,
    则50秒内从容器中抽出的液体质量是0.5kg。
    答:(1)第0秒时,木块A受到的浮力为10N;(2)容器中液体的密度为1.0×103kg/m3;
    (3)第50秒时,液体对容器底的压强为2500Pa;(4)50秒内从容器中抽出液体的质量是0.5kg。
    23.如图甲所示,一个不计外壁厚度且足够高的柱形容器放在水平桌面上,容器中立放着一个底面积为100cm2、高为12cm均匀实心长方体木块A,A的底部与容器底用一根细绳连在一起。现慢慢向容器中加水,当加入1.8kg的水时,木块A对容器底部的压力刚好为0,如图乙所示,此时容器中水的深度为9cm。已知细绳长度为L=8cm,ρ水=1.0×103kg/m3)。求:
    (1)当木块A对容器底部的压力刚好为0时,A受到的浮力。
    (2)木块A的密度。
    (3)若继续缓慢向容器中加水,当容器中的水的总质量为4.5kg时,停止加水,如图丙所示。此时将与A相连的细绳剪断,求细绳剪断前、剪断后木块静止时,水对容器底部压强的变化量。(整个过程中无水溢出)
    (4)将绳子换为原长为8cm的轻质弹簧(不计弹簧的体积),从容器中没有水到A刚好浸没,需加多少kg的水,此时,弹簧拉力为多大?(在一定范围内,弹簧受到的拉力每增大1N,弹簧的长度就伸长1cm)
    【答案】(1)A受到的浮力为9N;
    (2)木块A的密度为0.75×103kg/m3;
    (3)细绳剪断前、剪断后木块静止时,水对容器底部压强的变化量为50Pa;
    (4)从容器中没有水到A刚好浸没,需加5.7kg的水,此时,弹簧拉力为3N。
    【解析】解:(1)已知木块A的底面积S木=100cm2,
    由乙图可知:当木块A对容器底部的压力刚好为0,水的深度为h水=9cm;
    则木块A排开水的体积:V排=S木h水=100cm2×9cm=900m3=9×10﹣4m3,
    木块受到的浮力:F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×9×10﹣4m3×10N/kg=9N;
    (2)木块A的体积:V木=S木h木=100cm2×12cm=1200cm3=1.2×10﹣3m3,
    由于木块A对容器底部的压力刚好为0,木块A处于漂浮,则G=F浮=9N,
    由G=mg=ρVg可得木块的密度:ρ木0.75×103kg/m3;
    (3)木块A对容器底部的压力刚好为0时,由ρ可得所加水的体积为:
    V水11.8×10﹣3m3=1800cm3;
    由乙图可知:V水1=(S容﹣S木)h水,(其中h水=9cm)
    则容器的底面积为:S容S木100cm2=300cm2;
    再次加水后容器中水的总体积为:V水24.5×10﹣3m3=4500cm3;
    如上图丙中可知,木块下表面以下水的体积(图中红线以下)为:V1=S容L=300cm2×8cm=2400cm3,
    则红线以上水的体积为:V2=V水2﹣V1=4500cm3﹣2400cm3=2100cm3,
    设此时木块浸入水的深度为h′,则V2=(S容﹣S木)h′,
    所以,木块浸入水的深度:h′10.5cm,
    此时木块排开水的体积为:V排′=S木h′=100cm2×10.5cm=1050cm3;
    若将细线剪断,木块将上浮,当木块静止时漂浮如上图丁,
    由于图丁与图甲中的木块都是漂浮,则木块受到的浮力相等,排开水的体积相等,
    所以,细线剪断后木块漂浮时,其排开水的体积为:V排″=V排=900cm3,
    细绳剪断前、剪断后,排开水的体积变化量:△V排=V排′﹣V排″=1050cm3﹣900cm3=150cm3,
    则水的深度变化量:△h0.5cm=5×10﹣3m,
    所以,水对容器底部压强的变化量:△p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣3m=50Pa;
    (4)实心长方体木块A刚好浸没时到的浮力:
    F浮全=ρ水V排全g=ρ水VAg=1×103kg/m3×12×100×10﹣6m3×10N/kg=12N;
    而A的重力为9N,因浮力大于重力,故弹簧伸长,A受竖直向上的浮力和竖直向下的重力作用及弹簧对A竖直向下的拉力T作用,因此时A处于静止状态,受平衡力的作用,即
    GA+T=F浮全;
    故弹簧对A的拉力:T=F浮全﹣GA=12N﹣9N=3N,
    因在一定范围内,弹簧受到的拉力每增大1N,弹簧的长度就伸长1cm,故此时弹簧伸长了3cm,故弹簧总长为:L=8cm+3cm=11cm,
    故A下底面以下水的体积:V3=S容L=300cm2×11cm=3.3×10cm3,
    故A下底面以上水的体积:V4=(S容﹣SA)h木=(300cm2﹣100cm2)×12cm=2.4×10cm3,
    加水的总体积为:V=V3+V4=3.3×10cm3+2.4×10cm3=5.7×10cm3,
    故从容器中没有水到A刚好浸没,需加水的质量:
    m加=ρ水V=1×103kg/m3×5.7×103×10﹣6m3=5.7kg。
    答:(1)A受到的浮力为9N;
    (2)木块A的密度为0.75×103kg/m3;
    (3)细绳剪断前、剪断后木块静止时,水对容器底部压强的变化量为50Pa;
    (4)从容器中没有水到A刚好浸没,需加5.7kg的水,此时,弹簧拉力为3N。
    24.小明在实验室模拟研究浮箱种植的情境。他将重力为10N、底面积为200cm2的薄壁柱形容器置于水平桌面上,A是边长为10cm密度均匀的正方体浮箱模型,通过一根长为5cm的细线连接着底面积为25cm2的柱形物体B,先将A、B两物体叠放在容器中央,物体B未与容器底紧密接触,然后缓慢向容器中注水,注水过程中正方体A一直保持竖直状态。当水的深度为12cm时,绳子处于自由状态,如图甲所示,此时物体B对容器底的压力为1.7N;继续向容器中注水,整个注水过程中正方体A所受浮力F与水的深度h的关系图像如图乙所示,水未溢出。(细线不可伸长,且质量、体积不计)求:
    (1)图甲所示水对容器底的压强;
    (2)物体B的密度;
    (3)当注水深度为16cm时,容器对水平桌面的压力。
    【答案】(1)图甲所示水对容器底的压强为1200Pa;
    (2)物体B的密度为2.7×103kg/m3;
    (3)当注水深度为16cm时,容器对水平桌面的压力为42.7N。
    【解析】解:(1)图甲所示水对容器底的压强为:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;
    (2)由图乙可知,容器内水深度为4cm时,图象出现拐点,且此时A受到的浮力为0,说明此时水恰好接触A的下表面,即B的高度为:hB=4cm,
    所以B的体积为:VB=SBhB=25cm2×4cm=100cm3,
    水的深度为12cm时,绳子处于自由状态,此时B受重力、支持力和浮力作用,
    此时B受到的浮力为:F浮B=ρ水gV排B=ρ水gVB=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10﹣6m3=1N,
    此时容器底对物体B的支持力为:F支B=F压B=1.7N,
    所以GB=F浮B+F支B=1N+1.7N=2.7N,
    由G=mg=ρVg可得,物体B的密度为:ρB2.7×103kg/m3;
    (3)由图乙可知,当容器内水深度为h1时,图象出现拐点,且随后注水一段时间内A受到的浮力保持不变,说明这段时间内A处于漂浮状态,
    则GA=F=6N,
    当容器内水深度大于h2时,正方体A所受浮力又保持F1不变,有2种可能,一是A、B整体浸没在水中,二是A、B整体处于漂浮,
    正方体A的体积VA=(10cm)3=1000cm3,
    若整体浸没在水中,则整体受到的总浮力:
    F浮总=ρ水gV排总=ρ水g(VA+VB)=1.0×103kg/m3×10N/kg×(1000+100)×10﹣6m3=11N,
    而整体受到的总重力G总=GA+GB=6N+2.7N=8.7N,
    比较可知F浮总>G总,所以整体不可能浸没在水中,则整体最终会处于漂浮状态,
    所以,当容器内水深度等于h2时,整体恰好处于漂浮状态(B即将离开容器底),此时A受重力、拉力和浮力作用,B受重力、拉力和浮力作用,
    则绳对B的拉力为:T=GB﹣F浮B=2.7N﹣1N=1.7N,
    则绳对A的拉力为:T'=F=1.7N,
    所以A受到的浮力为:F浮A=GA+T'=6N+1.7N=7.7N,
    由F浮=ρ水gV排可知,A排开水的体积为:V排A7.7×10﹣4m3,
    此时A浸入水中的深度为:hA0.077m=7.7cm,
    则此时容器内水的深度为:h2=4cm+5cm+7.7cm=16.7cm,
    所以当注水深度为16cm时,A、B整体仍处于沉底状态,
    此时A浸入水中的深度为hA=16cm﹣4cm﹣5cm=7cm,
    则此时容器内水的体积为:V水=S容h水﹣VB﹣VA浸=200cm2×16cm﹣100cm3﹣10cm×10cm×7cm=2400cm3=2.4×10﹣3m3,
    则此时容器内水的重力为:G水=m水g=ρ水V水g=1.0×103kg/m3×2.4×10﹣3m3×10N/kg=24N,
    所以容器对水平桌面的压力为:F压=GA+GB+G水+G容=6N+2.7N+24N+10N=42.7N。
    答:(1)图甲所示水对容器底的压强为1200Pa;
    (2)物体B的密度为2.7×103kg/m3;
    (3)当注水深度为16cm时,容器对水平桌面的压力为42.7N。
    25.如图所示,水平桌面上放置一圆柱形容器,其内底面积为200cm2,容器侧面靠近底部的位置有一个由阀门K控制的出水口,物体A是边长为10cm的正方体,用不可伸长的轻质细线悬挂放入水中静止,此时有的体积露出水面,细线受到的拉力为12N,容器中水深为18cm。已知,细线能承受的最大拉力为15N,细线断裂后物体A下落过程不翻转,物体A不吸水,g取10N/kg。
    (1)求物体A的密度;
    (2)打开阀门K,使水缓慢流出,问放出大于多少kg水时细线刚好断裂?
    (3)细线断裂后立即关闭阀门K,关闭阀门K时水流损失不计,物体A下落到容器底部稳定后,求水对容器底部的压强;
    (4)从细线断裂到物体A下落到容器底部的过程中,求重力对物体A所做的功。
    【答案】(1)物体A的密度为2×103kg/m3;
    (2)打开阀门K,使水缓慢流出,放出大于0.3kg水时细线刚好断裂;
    (3)水对容器底部的压强为1.75×103Pa;
    (4)从细线断裂到物体A下落到容器底部的过程中,重力对物体A所做的功为2J。
    【解析】解:(1)V=(0.1m)3=1×10﹣3m3,
    由于用细绳悬挂放入水中,有的体积露出水面,则V排=(1)V1×10﹣3m3=8×10﹣4m3,
    F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N,
    对物体受力分析得,物体A的重力G=F+F浮=12N+8N=20N,
    物体A的质量m2kg,
    物体A的密度ρ物2×103kg/m3。
    (2)物体原来浸入水中的深度h=(1)×0.1m=0.08m,
    细线刚好断裂时,根据物体受力分析得,F浮'=G﹣F'=20N﹣15N=5N,
    根据F浮=ρ水gV排可得:V排′5×10﹣4m3,
    则物体现在浸入水中的深度h'0.05m,
    水下降的深度:△h=h﹣h'=0.08m﹣0.05m=0.03m,
    放出水的质量:
    m放=ρ水(S容器﹣S物)△h=1.0×103kg/m3×(200×10﹣4m2﹣0.01m2)×0.03m=0.3kg;
    所以应放出大于0.3kg水时细线断裂;
    (3)由于细线刚好断裂时,露出水面的体积为:V露=V﹣V排′=1×10﹣3m3﹣5×10﹣4m3=5×10﹣4m3,
    则细线断裂后,物体A下落到容器底部稳定后,液面上升的高度:
    △h0.025m=2.5cm;
    物体A下落到容器底部稳定后水深:h水=18cm﹣3cm+2.5cm=17.5cm=0.175m,
    水对容器底部的压强P=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.175m=1.75×103Pa;
    (4)物体A下落的高度h物=0.18m﹣0.08m=0.1m;
    重力对物体A做的功W=Gh物=20N×0.1m=2J。
    答:(1)物体A的密度为2×103kg/m3;
    (2)打开阀门K,使水缓慢流出,放出大于0.3kg水时细线刚好断裂;
    (3)水对容器底部的压强为1.75×103Pa;
    (4)从细线断裂到物体A下落到容器底部的过程中,重力对物体A所做的功为2J。
    题型
    选择题
    填空题
    作图题
    实验题
    计算题
    总计
    题数
    15
    5
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