【精品】2021年中考物理【重点·难点】专练:28 力学计算(1)密度 压强 浮力(解析版和原卷版)
【内容简介】【知识梳理】密度、压强、浮力计算题型很多,但无外乎固体压强、压力的计算;液体压强的计算;浮力的计算;密度的计算。核心公式:1.固体压强计算:p=F/S(F-压力,在水平面上静止的物体,所受压力等于自身的重力;S-受力面积,即相互接触的面积,1m2=10000cm2)2.液体压强计算:p=ρ液gh(h-液体的深度)3.密度的计算:ρ=m/v4.浮力的计算:F浮=ρ液gv排(物体处于漂浮或悬浮状态时,有F浮=G物)【易混淆点】1.液体压强的压力:液体对容器底部的压力不一定等于液体自身的重力。当容器上大下小时,压力小于重力;当容器下大上小时,压力大于重力;大容器规则,且上下一样粗细时,压力等于重力。2.受力面积:受力面积等于相互接触的面积,不一定等于某一面的表面积。3.深度:液体自由液面到该点的距离。4.对计算浮力的公式到底选哪一个迷茫。根据已知条件选公式,公式中各量已知最多、可求的就是最好的公式。通常情况下,可以参考下面的选法:(1)已知物体的质量或重力、在液体中时弹簧测力计的示数F示数时,F浮=G(mg)-F示数。(2)已知物体上下表面的面积、所受压力、深度等时,F浮=F向上-F向下=p下S下-p上S上。(3)已知液体的密度、物体排开液体的体积时,F浮=ρ液gv排。(4)已知物体排开液体的重力或质量时,F浮=G排=m排g。(5)已知物体质量(重力)以及物体处于漂浮或悬浮状态时,F浮=G物。(6)求比例:首先使用第(3)中的公式。(7)两个物体在一起漂浮或悬浮时,运用整个分析法,当一个“物体”来思考。(8)物体上浮或下沉时引起的底部压强变化分析:抓住浮力变化-v排变化-h变化-p变化这一变化逻辑思路。【典例分析】【例1】(2020随州20)盛有水的柱形平底薄壁容器放在水平桌面上静止,容器和水总重为80N,容器底面积为200cm2,如图甲,现用一根轻质细绳(绳的粗细和重力均不计)将一圆柱体物体M挂在弹簧测力计下,让M从水面上方沿竖直方向缓慢浸入水中(水始终未溢出,且M未接触容器底),弹簧测力计示数F的大小随M的下表面浸入水中深度h之间的关系如图乙所示(不考虑水的阻力,ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)。 求:(1)物体M完全浸没在水中时所受浮力大小;(2)物体M的底面积;(3)物体M的密度;(4)物体M完全浸没在水中时,容器对水平桌面的压强。【答案】(1) 8N (2) 8×10−3m2 (3) 3×103kg/m3 (4) 4.4×103Pa【分析】(1)由图乙可知:弹簧测力计的最大示数F最大=24N,此时物体M未浸入水中,则物体M的重力: G=F最大=24N。物体M全浸入时弹簧测力计的示数F示=16N,受到的浮力:F浮=G−F示=24N−16N=8N。(2)由F浮=ρ水gV排得物体M的体积:V排= F_浮/(ρ_水 g^ ) = 8N/(〖1×10〗^3 〖kg/m〗^3 〖×10N/kg〗_ ) = 8×10-4m3。由图乙知物体M的高度h=10cm,物块的底面积:S=V/h = (〖8×10〗^(-4) m^3)/0.1m = 8×10-3m2。(3) 物体M的质量:m=G/g=24N/10N/kg=2.4kg,物体M的密度:ρ物= m/v = 2.4kg/(〖8×10〗^(-4) m^3 ) = 3×103kg/m3。 (4) 物体M完全浸没在水中时,容器对水平桌面的压力增加量等于物体M排开水的重力,即物体M受到的浮力,则容器对桌面的压力:F压=G容+水+F浮=80N+8N=88N,容器对桌面的压强:p= F_压/S_容 = 88N/(〖200×10〗^(-4) m^2 ) = 4.4×105Pa。【思路小结】对这类题目的解答,读懂图像是关键。 结合甲乙两图,进行对比分析,过程与图像要一一对应。乙图中,横坐标表示深度,单位是cm;纵坐标是弹簧测力计示数,单位是N。最开始的点(0cm,24N)表示的是物体为如水时的重力,即G物=24N。第2个关键点(10cm,16N),物体刚好全部没入水中。此点以后图像是一条平行于横轴的直线,说明浮力不在增大,即浮力大小与物体浸没的深度无关,此时物体所受的浮力为最大的浮力。同时由点(10cm,16N)及之后的一条直线,可以分析出,物体的高度是10cm。然后正确选择计算公式,使计算简便。【真题操练】1.(2020福建31)如图所示,“玉兔二号”月球车在月球背面留下属于中国的第一道印记。登月前,在水平地面上进行测试,月球车匀速直线行驶90m用时30min,月球车的质量为135kg,车轮与地面接触的总面积为1.5×10-2m2,g取10N/kg。求:(1)测试时,月球车行驶的速度;(2)测试时,月球车对水平地面的压强;(3)登月后,月球车在月球上的质量。
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