在初中物理学习中,浮力是一个重要的知识点,也是中考常考的内容之一。为了帮助同学们更好地掌握这一部分的知识,下面我们将通过一系列典型例题进行专题训练,并附上详细的解答过程,希望能为你的复习提供帮助。
例题一:阿基米德原理的应用
题目:一个体积为 $5 \times 10^{-3} m^3$ 的木块漂浮在水面上,已知水的密度为 $1000 kg/m^3$,求该木块受到的浮力。
解析:根据阿基米德原理,物体所受浮力等于它排开液体的重力。公式表示为:
$$
F_{浮} = \rho g V_{排}
$$
其中 $\rho$ 是液体的密度,$g$ 是重力加速度(取 $9.8 m/s^2$),$V_{排}$ 是排开液体的体积。由于木块漂浮在水面上,因此排开的水体积等于木块的总体积。
代入数据:
$$
F_{浮} = 1000 \times 9.8 \times 5 \times 10^{-3} = 49 \, \text{N}
$$
答案:该木块受到的浮力为 $49 \, \text{N}$。
例题二:物体完全浸没的情况
题目:一个金属球的质量为 $0.5 \, \text{kg}$,密度为 $8000 \, \text{kg/m}^3$,将其完全浸没在水中时,求它受到的浮力。
解析:首先计算金属球的体积:
$$
V = \frac{m}{\rho} = \frac{0.5}{8000} = 6.25 \times 10^{-5} \, \text{m}^3
$$
当金属球完全浸没时,排开水的体积等于球的体积。利用阿基米德原理计算浮力:
$$
F_{浮} = \rho_{水} g V_{排} = 1000 \times 9.8 \times 6.25 \times 10^{-5} = 0.6125 \, \text{N}
$$
答案:该金属球受到的浮力为 $0.6125 \, \text{N}$。
例题三:浮沉条件的应用
题目:一个质量为 $0.2 \, \text{kg}$ 的物体放入水中,静止时有 $3/4$ 的体积露出水面。已知水的密度为 $1000 \, \text{kg/m}^3$,求该物体的密度。
解析:设物体的总体积为 $V$,则排开水的体积为 $V - \frac{3}{4}V = \frac{1}{4}V$。根据浮沉条件,物体的重力等于浮力:
$$
G = F_{浮}
$$
即:
$$
mg = \rho_{水} g V_{排}
$$
代入已知条件:
$$
0.2 \times 9.8 = 1000 \times 9.8 \times \frac{1}{4}V
$$
解得:
$$
V = 8 \times 10^{-4} \, \text{m}^3
$$
物体的密度为:
$$
\rho = \frac{m}{V} = \frac{0.2}{8 \times 10^{-4}} = 250 \, \text{kg/m}^3
$$
答案:该物体的密度为 $250 \, \text{kg/m}^3$。
以上是关于浮力计算的几道经典例题及其详细解答。通过这些练习,希望你能熟练掌握浮力的相关知识和计算方法。在中考复习中,多做类似的题目有助于提高解题能力。加油!