在各地的行測考試基本題型都差不多,但各地又有各自的特點,其中上海、湖南等地的行測試題中又會安排很有特點的機(jī)械推理試題。這類試題主要是結(jié)合生活中的現(xiàn)象考查中學(xué)階段學(xué)習(xí)過的一些基本的物理知識。在考查的各個知識點中,浮力又是?嫉囊粋知識點。王璐老師下面就為大家介紹如何解決有關(guān)浮力的題目。
做浮力的題目一般可以分兩步來解決,第一步先判斷物體受不受到浮力,判斷的依據(jù)是浮力產(chǎn)生的原因——上下表面的壓力差,而在實際生活中我們在許多情況下只要看物體的下表面是否與液體接觸,就能判斷其是否受到浮力。比如大橋橋墩的下表面是埋在河床的土中,未與水接觸,所以橋墩就不受到浮力。在判斷了物體受不受到浮力后,下面就分析物體的受力情況寫出合力的表達(dá)式。第二步把上面合力表達(dá)式中的浮力用阿基米德原理表示,即F浮=ρ液gV排,其中ρ液是物體所浸入液體的密度,g是常數(shù)為9.8N/kg,V排是物體排開液體的體積,下面大家只要分析這些量的變化對物體受到浮力的影響。而浮力相關(guān)的試題很多都是把V排作為考點的,但也有一些試題把ρ液作為考點,比如2009年上海市公務(wù)員行測試題的54題就是這類試題的代表。
【例題】如下圖所示,完全相同的兩根彈簧,下面掛兩個質(zhì)量相同、形狀不同的實心鐵塊,其中甲是立方體,乙是球體,F(xiàn)將兩個鐵塊完全浸沒在某鹽水溶液中,該溶液的密度隨深度增加而均勻增加。待兩鐵塊靜止后,甲、乙兩鐵塊受到的彈簧的拉力相比,____________。
A. 一樣大
B. 甲比較大
C. 乙比較大
D. 無法確定
第一步判斷甲、乙的下表面都與水接觸都受到浮力,由于都是靜止在水中,所以受力平衡,表達(dá)式為F浮+N拉=G物,第二步把表達(dá)式中的浮力換成阿基米德公式代入,有ρ液gV排+N拉=G物。題干中說溶液的密度隨深度增加而均勻增加,這樣不同部分的物體受到的浮力不等。我們可以像右圖所示來求浮力。先取距正中間平面上下等距的兩塊薄片分別記作上片和下片,由球形對稱性可知這兩塊薄片體積相等記作V,則其浮力分別為F上=ρ上gV和F下=ρ下gV,這兩塊薄片的總浮力就等于F上+F下=ρ上gV+ρ下gV=(ρ上+ρ下)gV=ρ中g(shù)V,ρ中為中心平面所在處的密度,球體可以分解成很多這樣的對稱薄片,再把這些薄片的浮力加起立求
和就得到球體受到的總浮力為ρ中g(shù)V乙,同理正方體受到的浮力也等于ρ中g(shù)V甲,都是質(zhì)量相等的實心鐵塊,所以V甲與V乙相等,即甲乙所受的浮力由其中心面所在液體的密度決定。
假設(shè)現(xiàn)在甲乙中心在同一平面,如圖,則甲乙的重力和浮力一樣大,但體積一樣大的球的直徑大于正方體的邊長,所以乙的彈簧拉力小,要平衡,乙的中心就要低于甲的中心。
假設(shè)彈簧一樣長,如圖,則此時彈簧的拉力和物體的重力相等,但乙的中心平面低于甲的中心平面,所以乙的浮力大于甲的浮力,要平衡乙就要向上動一些。
綜合上述兩種情況,可以知道平衡時乙的彈簧長度小于甲的彈簧長度,所以甲受到的彈簧拉力比較大,選擇B。
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