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文檔簡介
知識點5、浮力的計算一.選擇題(共8小題)1.如圖所示,重3N、底面積為200cm2的圓柱形薄壁容器靜置于水平桌面上。容器高12cm,內有高10cm的水。用一質量和體積均不計的輕桿懸掛一底面積為100cm23的圓柱體(均不吸水),以2cm/s的速度勻速向下移動,從圓柱體下端接觸水面開始計時,t=3s時圓柱體剛好完全浸沒,則()A.圓柱體的高為12cm B.當t=0.5s時,圓柱體所受浮力大小為1N C.當t=1s時,水對容器底的壓強為1100Pa D.圓柱體完全浸沒后(未觸底),容器對桌面的壓力大小為27N2.在圖甲中,石料在鋼繩拉力的作用下從水面上方以恒定的速度下降,直至全部沒入水中。圖乙是鋼繩拉力隨時間變化的圖象。若不計水的阻力,則下面計算出的石料有關物理量錯誤的是()A.石料的質量為250kg B.浸沒水中后受到的浮力為1000N ×103kg/m3 D.當石料浸沒水中后,所受浮力不變3.如圖所示,放在水平桌面上的溢水杯盛滿水,用彈簧測力計掛一個實心鐵塊,示數為F1;將鐵塊緩慢浸沒水中(未接觸溢水杯),溢出的水流入小燒杯,彈簧測力計的示數為F2,下列判斷正確的是()A.水對溢水杯底部的壓強p甲<P乙 B.小燒杯中水的質量m= C.鐵塊受到的浮力F?。紽2﹣F1 D.溢水杯對桌面的壓力F甲=F乙4.將重為5N的實心金屬球輕輕放入盛滿水的溢水杯中,若溢出2N的水,小球受到的浮力為()A.0N B.2N C.3N D.5N5.一位十九中的初二同學去參加春游的時候,他把雙腳踩入一條小河,發(fā)現(xiàn)雙腳板深深地陷入泥巴中,河水的深度為20cm,請你估算下這位同學受到的浮力大小為() B.12N C.120N D.0N6.將重6N的物體浸沒在裝滿水的杯中,溢出了4N的水,物體受到的浮力()A.2N B.4N C.6N D.10N2的長方體木塊用細線拴在空容器的底部,然后向容器中緩慢加水直到木塊上表面與液面相平,如圖甲所示,在此整個過程中,木塊底部受到水的壓強隨容器中水的深度的變化如圖乙所示。下列說法中()①木塊所受到的最大浮力為16N②木塊重力為9N③細線對木塊的最大拉力為6N④木塊剛剛漂浮時其底部受到水的壓強為1500PaA.只有②③正確 B.只有②④正確 C.只有①③④正確 D.只有②③④正確8.如圖所示,電子秤上放置一個裝有適量水的圓柱形容器(容器足夠高,厚度與質量均忽略不計),已知水的質量為800g,容器的底面積為100cm2。將一個質量為600g、體積為1000cm3的實心圓柱體A用細線系著,將其一半浸入水中(不考慮物體A吸水)。下列說法錯誤的是()A.A所受的浮力為5N B.容器對電子秤的壓力為14N C.若剪斷細線,A物體下表面受到的壓強先變大后不變 D.若剪斷細線,待液面靜止后,A未觸底,則水對容器底的壓強為1400Pa二.填空題(共4小題)9.如圖,有一圓柱形容器,放在水平桌面上。現(xiàn)將一體積為2×10﹣4m3的矩形金屬塊放在容器底部,再向容器中加入水至14cm深時,水對容器底的壓強是Pa,金屬塊受到的浮力是N(金屬塊與容器底部不是緊密接觸,ρ水×103kg/m3,取g=10N/kg)。10.如圖所示,將一個邊長為10cm的正方體木塊放入裝有某種液體的圓柱形容器中,木塊靜止時露出液面的高度為2cm,液面比放入木塊前升高1cm,容器底部受到的液體壓強比放入木塊前變化了80Pa,則液體密度為kg/m3,木塊受到的浮力為N。11.如圖所示,重為20N的鐵塊A和重為40N的木塊B通過一根輕繩連接,放入盛有水的水槽中,兩物體靜止時,A受到水對它的浮力為15N,并且A恰好對容器底部無壓力,B漂浮在水面上,繩子繃直。輕繩對鐵塊A的拉力F=,木塊B受到水對它的浮力F?。?。12.如圖所示,金屬塊和木塊用細線相連,放入柱形容器的水中,靜止時木塊上表面恰好與水面相平?,F(xiàn)將細線剪斷,再次靜止時,水對容器底的壓強減小了80Pa。已知容器的底面積為100cm2,木塊的質量為120g,金屬塊的質量為100g。則剪斷細線前,細線的拉力為N,剪斷細線后,木塊受到的浮力為N,金屬塊的密度為kg/m3。(g取10N/kg)三.計算題(共4小題)13.如圖甲所示,小明將甜瓜放入盛滿水的溢水杯中,靜止時溢出水450cm3,再使甜瓜向下浸沒在水中靜止,需對甜瓜施加0.5N向下的壓力,如圖乙所示。(ρ水×103kg/m3,g=10N/kg)求:(1)甜瓜所受重力;(2)甜瓜浸沒在水中受到的浮力;(3)甜瓜的密度。14.如圖所示,水平放置的平底柱形容器A底面積是100cm2,內部裝有一些水,不吸水的木塊B重5N,被一根體積可以忽略的細線拉住固定在容器底部,此時木塊浸入水中的體積為木塊總體積的0.6倍,細線受到的拉力為1N。求:(1)木塊B受到的浮力;(2)木塊B的密度;(3)剪斷細線,當木塊靜止時,水對容器底部壓強的變化量。15.如圖所示,水平桌面上有一個底面積為50cm2的圓柱形容器,內裝有深度為0.1m的水,如圖甲所示?,F(xiàn)將一個不吸水的圓柱體緩慢放入水中,水未溢出,靜止時如圖乙所示。已知圓柱體的高為8cm,底面積20cm2,密度為3×103kg/m3。(不計繩重,ρ水×103kg/m3,g=10N/kg)求:(1)圓柱體浸沒水中時受到的浮力;(2)圓柱體浸沒水中靜止后,圓柱體對容器底的壓強;(3)將圓柱體浸沒水中前后,水對容器底壓強的變化量?!?0﹣5m3,求:(ρ海水×103kg/m3,ρ水×103kg/m3,g取10N/kg)(1)在10000m深處,海水對深潛器的壓強大小。(2)乙物體所受浮力的大小。(3)細線對乙物體拉力的大小。知識點5、浮力的計算參考答案與試題解析一.選擇題(共8小題)1.【分析】(1)根據題意,由Δh物=vt算出圓柱體每秒向下移動的距離,由Δh=算出水面升高的高度,進而判斷出t=1s時,水面上升的高度,此時剛好到達容器口,進而算出t=3s時圓柱體向下移動的距離和水面上升的高度,再判斷出圓柱體的高度;(2)根據圓柱體每秒向下移動的距離算出t=0.5s時圓柱體向下移動的距離和水面上升的高度以及圓柱體浸入水中的深度,根據F浮1=ρ水gS柱h算出此時圓柱體所受浮力大?。唬?)由(1)知t=1s時,圓柱體向下移動和水面上升的高度,判斷出此時水的深度,由壓強公式算出水對容器底的壓強;(4)圓柱體完全浸沒后(未觸底),水面高度保持不變,水深不變,由F=pS算出水對容器底的壓力,已知容器重G=3N,算出容器對桌面的壓力大小?!窘獯稹拷猓篈、根據題意,圓柱體每秒向下移動為:Δh物=vt=2cm/s×1s=2cm,水面升高的高度為Δh===2cm,故t=1s時,水面上升2cm剛好到達容器口,t=3s時,圓柱體向下移動6cm,水面上升2cm,此時圓柱體剛好完全浸沒,故圓柱體的高為8cm,故A錯誤;B、t=0.5s時,圓柱體向下移動1cm,水面上升1cm,圓柱體浸入水中的深度為h1=2cm,此時圓柱體所受浮力大小為:F浮1=ρ水gS柱h1×103kg/m3×10N/kg×100×10﹣4m2×0.02m=2N,故B錯誤;C、t=1s時,圓柱體向下移動2cm,水面上升2cm,此時水深h2=12cm=0.12m,水對容器底的壓強為:p=ρ水gh2×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa,故C錯誤;D、圓柱體完全浸沒后(未觸底),水面高度保持不變,水深仍為12cm,水對容器底的壓力大小為:F2=pS容=1200Pa×200×10﹣4m2=24N,容器重G=3N,故容器對桌面的壓力大小為24N+3N=27N,故D正確。故選:D?!军c評】本題考查知識點比較多,壓強的計算,浮力的計算及其公式變形,屬于難題。2.【分析】(1)根據圖象乙判斷物體的重力及全部浸沒時所受的浮力;(2)根據測力計的示數變化情況判斷出物體在水中的狀態(tài);(3)掌握浮力公式F?。溅岩篻V排?!窘獯稹拷猓篈、由圖象知,AB段拉力大小不變,此時物體未接觸水面,根據測力計的示數可得物體的重力G=F=2500N,則m===250kg,所以A說法正確,不符合題意;B、BC段拉力示數逐漸減小,說明物體慢慢浸入水中,且浸入水中的體積逐漸變大,受到的浮力逐漸變大,在C點恰好完全浸沒,此時測力計的示數為1500N,所以:F?。紾﹣F=2500N﹣1500N=1000N,所以B說法正確,不符合題意;C、根據V=V排==3ρ==×103kg/m3,所以C錯誤,符合題意;D、當石料浸沒水中后,排開水的體積不變,根據F浮=ρ水gV排,受到的浮力不變,所以D正確,不符合題意。故選:C?!军c評】此題通過拉力與深度的關系圖象,考查了對圖象的分析,浮力公式的應用,浮力、拉力與重力的關系,同時考查了有關密度的計算,根據圖象確定物體的重力及全部浸沒時所受的浮力是解決此題的關鍵。3.【分析】A.根據p=ρ液gh分析水對溢水杯底部的壓強變化;BC.根據稱重法測浮力可知鐵塊受到的浮力;根據阿基米德原理可知,鐵塊受到的浮力等于排開液體所受的重力,利用G=mg求得小燒杯中水的質量;D.溢水杯是柱形容器,溢水杯對桌面的壓力等于水對溢水杯底的壓力與溢水杯的重力之和,據此分析溢水杯對桌面的壓力大小關系?!窘獯稹拷猓篈.鐵塊緩慢浸沒水中,溢水杯中水的深度不變,由液體壓強可知,水對溢水杯底部的壓強不變,故A錯誤;BC.由于物體受到的浮力等于排開水的重力,所以G排=F浮=F1﹣F2,則小燒杯中水的質量,故BC錯誤;D.甲圖溢水杯對桌面的壓力大小等于溢水杯和水的總重力;溢水杯對桌面的壓力大小等于溢水杯重力、水的重力與物體受到的浮力之和減去排開水的重力;因為乙圖物體受到的浮力等于排開水的重力,則溢水杯對桌面的壓力不變,故D正確。故選:D?!军c評】本題考查了液體壓強公式、阿基米德原理的應用,同時考查稱重法測浮力,知道“溢水杯對桌面的壓力等于水對溢水杯底的壓力與溢水杯的重力之和”是解答此題的關鍵。4.【分析】由題知,從裝滿水的溢水杯中溢出的水重(即小球排開的水的重力),由阿基米德原理求出小球受到的浮力?!窘獯稹拷猓阂蛞缢M水,且溢出2N的水,即小球排開水的重力為2N,由阿基米德原理可知,F(xiàn)?。紾排=2N。故選:B?!军c評】本題考查了學生對阿基米德原理的了解與掌握,屬于基礎題。5.【分析】浮力產生的原因:物體上下表面受到水的壓力差,即F?。紽下表面﹣F上表面,據此分析解答?!窘獯稹拷猓焊×Ξa生的原因是物體上下表面受到水的壓力差。由于這位同學的雙腳板深深地陷入泥巴中,這位同學的腳的下表面沒有受到水向上的壓力,所以這位同學沒有受到水的浮力,即浮力為0N,故ABC錯誤、D正確。故選:D?!军c評】本題考查了浮力產生的原因,類似現(xiàn)象還有:插入河底的橋墩也不受水的浮力。6.【分析】知道把物體浸沒盛滿水的杯中溢出水的重力,利用阿基米德原理求物體受到的浮力?!窘獯稹拷猓喊盐矬w浸沒在盛滿水的溢水杯中,排開的水重:G排=4N,根據阿基米德原理可知:物體受到的水的浮力:F?。紾排=4N。故選:B?!军c評】本題考查了學生對阿基米德原理的了解與掌握,知道溢出水的質量就是排開水的質量是本題的關鍵。7.【分析】(1)根據圖象可知木塊全部淹沒時受到的浮力最大,則根據剛剛漂浮和細線剛好張緊到水直到木塊上表面與液面相平時水面升高的高度,求出木塊的高度,根據V=Sh求出木塊的體積,由于木塊剛浸沒,則利用F?。溅阉甮V排求出受到的浮力;(2)根據圖象讀出木塊剛好漂浮時木塊底部受到水的壓強,利用G=F下表面=pS即可求出木塊重力;(3)木塊受到的最大浮力與重力之差,即可細線對木塊的最大拉力?!窘獯稹拷猓海?)根據圖象可知,木塊剛剛漂浮時,木塊浸入水中的深度為L1=9cm;由于從9cm到16cm,木塊一直處于漂浮,浸入水中的深度不變;當水面的高度為16cm時細線剛好張緊,線的拉力為零;直到木塊上表面與液面相平,此時水面的高度為22cm;所以木塊的高度:L=9cm+(22cm﹣16cm)=15cm=0.15m;則木塊的體積:V木=S木2××10﹣3m3,木塊全部淹沒時受到的浮力最大為:F?。溅阉甮V排=ρ水gV木=1×103kg/m3×10N/kg××10﹣3m3=15N,故①錯誤;(2)由圖象可知,木塊剛剛漂浮時木塊底部受到水的壓強為900Pa,此時木塊的重力等于木塊受到的浮力,也等于下表面受到水的壓力,G=F浮=F下表面=p下表面S=900Pa×2=9N,故②正確、④錯誤;(3)直到木塊上表面與液面相平時,木塊受到的浮力最大,由力的平衡條件可得,細線對木塊的最大拉力為:F拉=F浮﹣G=15N﹣9N=6N,故③正確;故選:A?!军c評】本題綜合考查阿基米德原理、液體壓強和物體受力平衡的分析以及識圖能力,關鍵是從圖象上讀出有用的信息,本題具有一定的難度。8.【分析】(1)根據題意求出A排開水的體積,根據阿基米德原理求出A所受的浮力;(2)根據G=mg求出水的重力,容器對電子秤的壓力等于水的重力與A的重力之和減去繩子對A的拉力;(3)根據密度公式求出A的密度,根據A的密度與水的密度公式可知剪斷細線后A的狀態(tài),根據判斷A物體下表面的深度變化,根據p=ρgh可知A物體下表面受到的壓強變化情況;(4)若剪斷細線,待液面靜止后,水對容器底的壓力等于水和A物體的重力之和,根據p=求出水對容器底的壓強。【解答】解:A、A所受的浮力為:F?。溅阉甮V排×103kg/m3×10N/kg××1000×10﹣6m3=5N,故A正確;B、水的重力:G水=m水g=800×10﹣3kg×10N/kg=8N,圖中繩子對物體的拉力為:F=GA﹣F浮,容器對電子秤的壓力為:F壓=G水+GA﹣F=G水+F?。?N+5N=13N,故B錯誤;C、物體A的重力:GA=mAg=600×10﹣3kg×10N/kg=6N>F浮,且實心長方體A的密度:ρ==33,則剪斷細線后,實心長方體A靜止時處于漂浮狀態(tài)(此時F浮′=GA=6N),所以剪斷細線后,長方體排開水的體積變大,受到的浮力變大,當浮力和重力相等時,A最終處于漂浮狀態(tài),所以,A物體下表面所處的深度先增大,最終靜止不變,由p=ρgh可知,A物體下表面受到的壓強先變大,最終不變,故C正確;D、因燒杯為柱形容器,所以若剪斷細線,待液面靜止后(物體漂浮),水對容器底的壓力等于水和A物體的重力之和,即水對容器底的壓力F=G水+GA=8N+6N=14N,則水對容器底的壓強為:p===1400Pa,故D正確。故選:B?!军c評】本題考查了阿基米德原理、密度公式、物體浮沉條件、壓強定義式的應用等,要注意物體物體靜止時燒杯底部受到的壓力等于水和物體的重力之和。二.填空題(共4小題)9.【分析】(1)根據液體壓強公式p=ρgh求水對容器底的壓強;(2)金屬塊排開水的體積等于金屬塊的體積,利用阿基米德原理求金屬塊受到的浮力?!窘獯稹拷猓核畬θ萜鞯椎膲簭姡簆=ρ水×103kg/m3×10N/kg×14×10﹣2m=1400Pa;因為金屬塊浸沒在水中,所以V排=V=2×10﹣4m3,金屬塊所受的浮力:F?。溅阉甐排×103kg/m3×2×10﹣4m3×10N/kg=2N;故答案為:1400;2。【點評】本題考查了液體壓強公式、阿基米德原理、力的平衡知識的應用,要知道:金屬塊對容器底部的壓力等于重力減去浮力。10.【分析】(1)根據題意可知,木塊靜止時液面上升的高度和容器底部受到液體壓強的變化量,利用p=ρ液gh求出液體的密度;(2)根據V=Sh求出木塊排開液體的體積,利用F?。溅岩篻V排求出木塊受到的浮力?!窘獯稹拷猓海?)由題意可知,木塊靜止時露出液面的高度為2cm,液面比放入前升高1cm=0.01m,容器底部受到液體的壓強變化了80Pa,由p=ρ液gh可得,液體的密度:ρ液==×103kg/m3;(2)木塊排開液體的體積:V排=Sh浸=(10cm)2×(10cm﹣2cm)=800cm3=8×10﹣4m3,木塊受到的浮力:F浮=ρ液gV排×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=6.4N?!?03;6.4?!军c評】本題考查了液體壓強公式、阿基米德原理的應用,具有較強的綜合性,難度中等。11.【分析】兩物體靜止時,A受到水對它的浮力為15N,并且A恰好對容器底部無壓力,根據F=GA﹣F浮A可求出輕繩對鐵塊A的拉力;根據物體間力的作用是相互的可求出輕繩對木塊B的拉力,根據F?。紾B+F'可求出木塊B受到水對它的浮力?!窘獯稹拷猓簝晌矬w靜止時,A受到水對它的浮力為15N,并且A恰好對容器底部無壓力,則輕繩對鐵塊A的拉力為:F=GA﹣F浮A=20N﹣15N=5N;因為物體間力的作用是相互的,則輕繩對木塊B的拉力為F'=F=5N,則木塊B受到水對它的浮力為:F浮=GB+F'=40N+5N=45N。故答案為:5N;45N。【點評】本題主要考查了浮力的計算,有一定難度。12.【分析】(1)剪斷細線,金屬塊下沉,木塊上浮并最終漂浮,水對容器底的壓強減小了80Pa,根據p=ρgh可求出水面下降的高度,從而求出木塊減小的排開水的體積,根據阿基米德原理求出減小的浮力,未剪斷細線前,木塊受到重力、細線拉力及浮力,且G=F浮﹣F拉,漂浮時G=F浮′=F浮﹣ΔF浮,從而可求出拉力;(2)剪斷細線后,木塊漂浮,根據物體沉浮條件可求出木塊受到的浮力;(3)未剪斷細線前,把木塊和金屬塊看作一個整體,根據物體沉浮條件可求出受到的總浮力,根據阿基米德原理可求出排開水的總體積;未剪斷細線前,木塊受到重力、細線拉力及浮力,據此可求出木塊受到浮力,根據阿基米德原理可求出木塊的體積,從而可求出金屬塊的體積,根據密度公式可求出金屬塊的密度?!窘獯稹拷猓海?)剪斷細線,金屬塊下沉,木塊上浮并最終漂浮,水對容器底的壓強減小了80Pa,則水面下降的高度為:Δh===0.008m=0.8cm,木塊減小的排開水的體積為:ΔV排=SΔh=100cm2×0.8cm=80cm3=8×10﹣5m3,減小的浮力為:ΔF?。溅阉甮ΔV排×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣5m3=0.8N,未剪斷細線前,木塊受到重力、細線拉力及浮力,且G=F浮﹣F拉,漂浮時:G=F浮′=F浮﹣ΔF浮,所以,F(xiàn)拉=ΔF?。?.8N;(2)剪斷細線后,木塊受到的浮力為:F浮′=G=m木g=120×10﹣3kg×10N/kg=1.2N;(3)未剪斷細線前,把木塊和金屬塊看作一個整體,有F浮總=G總=m總g=(120+100)×10﹣3kg×10N/kg=2.2N,排開水的總體積為:V排總==×10﹣4m3,未剪斷細線前,木塊受到重力、細線拉力及浮力,木塊受到浮力為:F浮=G+F拉=1.2N+0.8N=2N,則木塊的體積為:V木=V木排===2×10﹣4m3,金屬塊體積為:V金=V排總﹣V木×10﹣4m3=2×10﹣4m3=2×10﹣5m3=20cm3金屬塊的密度為為:ρ金===5g/cm3=5×103kg/m3。故答案為:0.8;1.2;5×103?!军c評】本題考查了液體壓強公式、阿基米德原理、物體浮沉條件、重力公式和密度公式的綜合應用,正確得出剪斷細線前細線的拉力是關鍵,要注意物體浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等。三.計算題(共4小題)13.【分析】(1)知道物體排開液體的體積,根據F?。溅岩篻V排計算浮力;物體漂浮時,浮力等于自身重力;(2)由F浮′=G+F得甜瓜受到的浮力;(3)根據G=mg求得甜瓜的質量,根據密度公式計算出甜瓜的密度?!窘獯稹拷猓海?)根據阿基米德原理:F浮=G排=ρ液gV排×103kg/m3×450×10﹣6m3×10N/kg=4.5N;因為漂浮,所以甜瓜所受重力G=F浮=4.5N;(2)由圖乙可知浸沒時,F(xiàn)浮′=G+F=4.5N+0.5N=5N;(3)由F浮′=G排′=ρ水gV排′可得:物體浸沒時的體積:V=V排′===5×10﹣4m3,由G=mg可得,甜瓜的質量:m===0.45kg,甜瓜的密度:ρ==×103kg/m3;答:(1)甜瓜所受重力為4.5N;(2)甜瓜浸沒在水中受到的浮力為5N;×103kg/m3。【點評】此題主要考查了有關重力的計算、浮力的計算,同時還考查了物體的浮沉條件。關鍵是搞清物體浮力和重力之間的關系。14.【分析】(1)木塊受向上的浮力、向下的重力和繩子拉力的作用處于靜止狀態(tài),根據力的平衡條件求出木塊B受到的浮力;(2)根據F?。溅裧V排求出物體B排開水的體積,因為此時木塊浸入水中的體積為木塊總體積的0.6倍,由此可求物體的體積,由G=mg可求得其質量,由ρ=可求得木塊B的密度;(3)剪斷細線,物體B靜止時,漂浮在水面上,根據由力的平衡條件可知此時的壓力變化量,即浮力變化量,由Δp=可求得水對容器底部壓強的變化量?!窘獯稹拷猓海?)木塊受向上的浮力、向下的重力和繩子拉力的作用處于靜止狀態(tài),由力的平衡條件可得,木塊B受到的浮力:F?。紾B+F拉=5N+1N=6N;(2)由F?。溅裧V排可得,物體B排開水的體積:V排===6×10﹣4m3;已知此時木塊浸入水中的體積為木塊總體積的0.6倍,則物體體積:VB=×6×10﹣4m3=1×10﹣3m3,由G=mg可得,物體B的質量:mB===0.5kg,木塊B的密度:ρB==×103kg/m3;(3)剪斷細線,物體B靜止時,漂浮在水面上,已知細線受到的拉力為1N,由力的平衡條件可得,此時木塊B受到的浮力變化量:ΔF?。?N﹣5N=1N,容器A底面積S=100cm22,則壓力變化量等于G排變化量等于浮力變化量:Δp====100Pa。答:(1)木塊B受到的浮力為6N;×103kg/m3;(3)剪斷細線,水對容器底部壓強的變化量為100Pa?!军c評】本題考查浮力的計算、液體壓強公式的應用、物體的沉浮條件以及根據浮力公式求排開水的體積,關鍵是知道物體漂浮時浮力等于自身重力還等于排開水的重力。15.【分析】(1)圓柱
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