某学校科技小组的同学们设计了一个自动冲刷厕所的水箱模型，这种水箱模型能把自来水管供给的较小流量的水储存到一定量后，自动开启放水阀门，冲刷便池中的污物．如图是这种水-八年级物理打印页面

某学校科技小组的同学们设计了一个自动冲刷厕所的水箱模型，这种水箱模型能把自来水管供给的较小流量的水储存到一定量后，自动开启放水阀门，冲刷便池中的污物．如图是这种水-八年级物理

[db:作者] 2020-05-30 00:00:00 互联网

题文

某学校科技小组的同学们设计了一个自动冲刷厕所的水箱模型，这种水箱模型能把自来水管供给的较小流量的水储存到一定量后，自动开启放水阀门，冲刷便池中的污物．如图是这种水箱模型的主要部件的截面示意图．图中水箱A是一个边长为50cm的正方体；浮筒B是一个质量为0.2kg的空心圆柱体，其底面积S_B为80cm²，高为35cm；放水阀门C是一个质量可忽略的圆柱体，其底面积S_c为55cm²，厚度d为1.5cm；放水阀门C能将排水管口恰好盖严，阀门上固定一根轻绳与浮筒相连，绳的长度l为10cm．请你计算出水箱中的水深H至少为多少时，浮筒B刚好能将放水阀门C打开？

题型：计算题难度：中档

答案

当水箱中的水至少为0.415m时，C被打开

据专家权威分析，试题“某学校科技小组的同学们设计了一个自动冲刷厕所的水箱模型，这种..”主要考查你对浮力及阿基米德原理，液体压强计算公式的应用，平衡力与平衡状态等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

浮力及阿基米德原理液体压强计算公式的应用平衡力与平衡状态

考点名称：浮力及阿基米德原理

浮力：
（1）定义：浸在液体中的物体受到向上托的力叫做浮力。
（2）施力物体与受力物体：浮力的施力物体是液体 (或气体)，受力物体是浸入液体(或气体)中的物体。
（3）方向：浮力的方向总是竖直向上的。
阿基米德原理：
（1）原理内容：浸在液体里的物体受到液体竖直向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
（2）公式：，式中ρ_液表示液体的密度，V_排是被物体排开的液体的体积，g取9．8N／kg。
浮力大小跟哪些因素：
有关浸在液体中的物体受到浮力的大小，跟物体浸入液体中的体积有关，跟液体的密度有关，跟物体浸入液体中的深度无关。跟物体本身密度大小无关。
阿基米德原理的五点透析：
(1)原理中所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态：一是物体的全部体积都浸入液体里，即物体浸没在液体里；二是物体的一部分体积浸入液体里，另一部分露在液面以上。

(2)G_排指被物体排开的液体所受的重力，F_浮= G_排表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。

(3)V_排是表示被物体排开的液体的体积，当物体全部浸没在液体里时，V_排=V_物；当物体只有一部分浸入液体里时，则V_排<V_物。

(4)由可以看出，浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关，而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、液体的多少等因素无关。

(5)阿基米德原理也适用于气体，但公式中ρ_液应该为ρ_气。

控制变量法探究影响浮力大小的因素:
     探究浮力的大小跟哪些因素有关时，用“控制变量法”的思想去分析和设计，具体采用“称量法”来进行探究，既能从弹簧测力计示数的变化中体验浮力，同时，还能准确地测出浮力的大小。
例1小明在生活中发现木块总浮在水面，铁块却沉入水底，因此他提出两个问题：
问题1：浸入水中的铁块是否受到浮力?
问题2：浮力大小与哪些因素有关?
为此他做了进一步的猜想，设计并完成了如图所示实验，
(1)(b)、(c)图中弹簧测力计示数均小于(a)图中弹簧测力计示数，说明浸入水中的铁块__(选填 “受到”或“不受到”)浮力；
(2)做___(选填字母)两次实验，是为了探究铁块浸没在水中时所受浮力大小与深度是否有关；
(3)做(d)、(e)两次实验，是为了探究浮力大小与 __的关系。

解析(1)物体在水中时受到水向上托的力，因此示数会变小。
(2)研究浮力与深度的关系时，应保持V_排和ρ_液不变，改变深度。
(3)在V_排不变时，改变ρ_液，发现浮力大小改变，说明浮力大小与ρ_液有关。
答案(1)受到(2)(c)、(d)(3)液体密度

公式法求浮力:
     公式法也称原理法，根据阿基米德原理，浸入液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力(表达式为：F_浮=G_排=ρ_液gV_排)。此方法适用于所有浮力的计算。
例1一个重6N的实心物体，用手拿着使它刚好浸没在水中，此时物体排开的水重是10N，则该物体受到的浮力大小为____N。
解析由阿基米德原理可知，F_浮=G_排=10N。
答案10

实验法探究阿基米德原理:
     探究阿基米德原理的实验，就是探究“浮力大小等于什么”的实验，结论是浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。实验时，用重力差法求出物体所受浮力大小，用弹簧测力计测出排开液体重力的大小，最后把浮力与排开液体的重力相比较。实验过程中注意溢水杯中的液体达到溢口，以保证物体排开的液体全部流入小桶。
例1在探究“浮力大小等于什么”的实验中，小明同学的一次操作过程如图所示。

(1)测出铁块所受到的重力G铁；
(2)将水倒入溢水杯中；
(3)把铁块浸入溢水杯中，读出弹簧测力计示数F；
(4)测出小桶和被排开水的总重力G；
(5)记录分析数据，归纳总结实验结论，整理器材。
分析评估小明的实验，指出存在的问题并改正。
解析:在探究“浮力大小等于什么”的实验中，探究的结论是浮力的大小等于物体排开的液体所受到的重力，所以实验时，需要用弹簧测力计测出铁块受到的浮力和它排开水的重力进行比较得出结论，因此实验过程中需要测空小桶的重力G_桶，并且将溢水杯中的水加至溢水口处。
答案:存在的问题：
(1)没有测空小桶的重力 (2)溢水杯的水量不足
改正：(1)测空小桶的重力G_桶(2)将溢水杯中的水加至溢水口处
浮力知识梳理：
曹冲称象中的浮力知识：
   例曹冲利用浮力知识，巧妙地测出了大象的体重。请你写出他运用的与浮力有关的知识_____、 ____，另外，他所用到的科学研究方法是：_____和______.

   解析:曹冲称象的过程是首先把大象放在船上，在水面处的船舷上刻一条线，然后把大象牵上岸。再往船上放入石块，直到船下沉到船舷上的线再次与水面相平时为止，称出此时船上石头的质量即为大象的质量。两次船舷上的线与水面相平，根据阿基米德原理可知，为了让两次船排开水的体积相同，进而让两次的浮力相同，再根据浮沉条件，漂浮时重力等于浮力可知：船重+大象重=船重+石头重，用多块石头的质量替代了不可拆分的大象的质量，这是等效替代法在浮力中的一个典型应用。

   答案:浮沉条件阿基米德原理等效替代法化整为零法

考点名称：液体压强计算公式的应用

利用液体压强的计算公式计算：ρ、h。
液体压强中隐含“密度不同”的有关计算：
由液体的压强公式可知，液体的压强大小取决于液体的密度和深度，深度的不同比较直观，一眼可以看到，而密度不同需引起注意，有时直接给出物质不同，密度不同，有时则隐含着密度不同，需要自己发现。
例如图所示，两支相同的试管，内盛等质量的液体，甲管竖直放置，乙管倾斜放置，液体对管底压强的大小关系是（）

A．p甲<p乙
B．p甲>p乙
C．p甲=p乙
D．上述三种情况都有可能
解析:比较压强就从甲、乙两支试管中液体的密度和深度分析。依据题意已知h相等，因此本题只要比较出甲、乙管中液体的密度ρ，即可判断出正确答案。由质量关系已知，要比较密度很容易想到密度公式，从而转向寻找甲、乙两支试管中液体的体积关系，这样问题就得到了解决。由题意可知，两试管液面相平，高度相等，虽然两试管中所装的液体质量相等，但乙管倾斜放置，，所以，据可知。
答案:B

液体对容器底的压力与液体的重力
1．由于液体具有流动性，静止在水平放置的容器中的液体，对容器底的压力不一定等于液体的重力。只有当容器是柱形时，容器底的压力才等于液体的重力：底小口大的容器底受到的压力小于液体的重力；底大口小的容器底受到的压力大于液体的重力。液体对容器底的压力F=pS=ρghS，而Sh的含义是以容器底为底、以液体深度为高的柱体的体积。即V_柱=Sh，所以F=pS=ρghS=，G_柱的含义为以V_柱为体积的那部分液体的重力，如图中阴影部分。即若容器为柱体，则F=G_液；若容器为非柱体，则。

2．在盛有液体的容器中，液体对容器底的压力、压强遵循液体的压力、压强规律；而容器对水平桌面的压力、压强遵循固体的压力、压强规律。
例：在水平桌面上放置一空玻璃杯，它的底面积为0．01m²，它对桌面的压强为200Pa。
(1)求玻璃杯的重力。
(2)在玻璃杯中装入1kg水后，水对杯底产，￡的压强为900Pa，求水的深度；并通过计算推测出玻璃杯的大致形状是图中甲、乙、丙的哪一种?(水的密度p= 1．0×103k/m³，取g=10N／kg，杯壁的厚度可忽略)

解析：
（1）由得：玻璃杯的重力：
（2）由得水的深度：
假设杯壁是竖直的，装入1KG水后杯中水的深度应为：，因为h'>h，所以水杯底小，口大，大致形状是甲图。

液体对容器底的压强、压力与容器对支持面的压强、压力的计算方法：
液体对容器底的压强和压力与容器对支持面的压强和压力不是一同事。
1．液体内部压强是由液体的重力产生的，但液体对容器底的压力并不一定等于液体的重力，而等于底面积所受的压强乘以受力面积，因此，处理液体内部问题时，先求压强再算压力。
2．容器对支持面的压力和压强，可视为固体问题处理，先分析压力大小，再根据计算压强大小。
例：如图所示，一开口的杯子，装上8cm高的水后，放在水平桌面上。已知杯子内部底面积为50cm²，外部底面积为60cm²；杯子装上水后的总质量为 0．6kg，则水对杯底的压力为___N，杯子对桌面的压强为_____Pa.

解析：从杯子的形状可知，杯中水对杯底的压力并小等于水的重力，要求液体对容器底的压力时，一般是先求出压强，再根据F=pS求压力，即F=pS=10^-3m²=4N，而杯子对桌面的压力为杯与水的总重，即，压强。
答案：4N 1×10³

考点名称：平衡力与平衡状态

定义：
平衡状态：物体保持静止状态或匀速直线运动状态；
悬挂着的电灯、放在桌面上的书、在平直公路上做匀速直线运动的汽车、在空中匀速直线下降的降落伞都处于平衡状态。如下图：

平衡力：物体在受到几个力作用时，如果保持静止状态或匀速直线运动状态，这几个力称为平衡力。即这几个力的合力为零，作用效果相互抵消。
悬挂着的电灯能保持静止，是因为电灯受到的重力和灯绳对它的拉力是一对平衡力(图甲)；在平直公路上做匀速直线运动的汽车，受到向前的牵引力和地面、空气对它的向后的阻力，这时牵引力和阻力是一对平衡力(图乙)。桌面上的书保持静止，书受到的重力和桌面对书的支持力是一对平衡力(图丙)。

平衡力和相互作用力：

		作用力和反作用力	相互平衡的两个力
相同点	大小	相等	相等
相同点	方向	相反，且在同一直线上	相反，且在同一直线上
区别	作用对象	分别作用在两个物体上	共同作用在同一个物体上
	作用时间	同时产生，同时消失	一个力消失另一个力可以存在
	力的作用效果	作用力和反作用力分别作用在不同的物体上，一般产生不同的效果	两个力共同作用在同一个物体上，使物体保持平衡

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十二星座