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  • 2021-05-10 发布

中考物理有关压强和浮力的计算题

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题型复习(四) 综合计算题 ‎ 第1讲 力学计算 力学计算题是通过物理定律、公式的运用与计算,对题目给的物理量进行数学运算,得到所需的答案.力学计算题主要包括压强与浮力的综合计算;含有简单机械的综合计算;有关机械效率的综合计算题. 从命题形式上看,综合题它往往借助生产生活中的实物或事件为载体,从不同的角度挖掘其中所隐含的物理过程,最后求解出某些相关的问题.‎ 题型之一 有关压强和浮力的综合题 这类计算题往往将密度、固体压强、气体压强及浮力的计算综合交织在一起考查,解答这类题时首先要选出正确的计算公式;二是要正确理解公式中物理量的意义;最后整体分析与单独分析相结合.‎ ‎ (2014·重庆B)如图甲所示,水平旋转的平底柱形容器A的底面积为200 cm2,不吸水的正方体木块B重为5 N,边长为10 cm,静止在容器底部,质量体积忽略的细线一端固定在容器底部,另一端固定在木块底面中央,且细线的长度为L=5 cm,已知水的密度为1.0×103 kg/m3.求:‎ ‎(1)甲图中,木块对容器底部的压强多大?‎ ‎(2)问容器A中缓慢加水,当细线受到拉力为1 N时,停止加水,如图乙所示,此时木块B受到的浮力是多大?‎ ‎(3)将图乙中与B相连的细线剪断,当木块静止时,容器底部受到水的压强是多大?‎ 点拨:根据木块B的所受的重力和边长,结合固体压强的公式计算出木块对容器底部的压强;对木块进行受力分析,列出平衡等式,求出木块在水中受到的浮力;绳子剪断后,木块在水中处于漂浮状态,求出此时木块排开水的体积,然后再求出排开水的高度,进而求出容器底部所受水的压强.‎ ‎ m 1. ‎(2013·聊城)如图甲所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容 ‎ ‎ 器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行),使其逐渐浸没入水中某一 ‎ ‎ 深度处.如图乙是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图 ‎ 像.已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg.求:‎ ‎ ‎ ‎ (1)圆柱体的重力.‎ x k b 1‎ ‎ (2)圆柱体浸没时受到的浮力.‎ ‎ (3)圆柱体的密度.‎ ‎ (4)圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强.‎ 2. ‎(2014·汕尾)如图所示为某种型号潜水艇,其体积为5×103 m3(海水密度近似取 ‎ 1.0×103kg/m3,g取10 N/kg).求:‎ ‎ ‎ ‎ (1)它在潜入到水下执行任务时所受浮力;‎ ‎ (2)它潜入到水下200 m时,它的一个面积为1.2 m2的舱盖所受海水的压强和压力.‎ 3. ‎(2013·重庆)2013年5月12号是母亲节,小明陪父母一起去商场,想送给母亲节日 ‎ 礼物,在商场中妈妈看上了既美观又实用的茶几鱼缸,如图甲所示.现将该鱼缸放在水平 ‎ 地面上,已知鱼缸内的底面积是0.8 m2,所装水的深度为0.5 m.一条质量为100 g的 ‎ 金鱼悬浮在鱼缸水中,如图乙所示,g取10 N/kg.‎ ‎ (1)金鱼受到的浮力是多大?‎ ‎ (2)水对鱼缸底部的压力是多大?‎ 4. ‎(2014·玉林)如图所示,体积为500 cm3的长方体木块浸没在装有水的柱形容器中,‎ ‎ 细线对木块的拉力为2 N,此时水的深度为20 cm.(g取10 N/kg),求:‎ ‎ (1)水对容器底的压强;‎ ‎ (2)木块受到水的浮力;‎ ‎ (3)木块的密度;‎ ‎ (4)若剪断细线待木块静止后,将木块露出水面的部分切去,要使剩余木块刚好浸没在 ‎ ‎   水中,在木块上应加多大的力?‎ xk|b|1‎ 5. ‎(2014·广安)如图所示,一个圆柱形容器的底面积是10 dm2,装入一定量的水.现将 ‎ 一个方木块放入容器中,木块漂浮在水面上,水未溢出,木块浸入水中的体积是6 dm3,‎ ‎ 这时水的深度为8 dm.(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)求:‎ ‎ ‎ ‎ (1)木块受到的浮力是多大?‎ ‎ (2)放入木块后,容器底部受到水的压力是多大?‎ 6. ‎(2014·黔西南)汕昆高速公路“册亨-兴义”其中有一隧道长4 km,小汽车以100 km/h ‎ 的速度通过,所用的时间是多少小时?如果小汽车油箱装满油的容积是10-2m3,质量 ‎ 7.1kg,油的密度是多少?如果油的深度是20 cm,油对油箱底所产生的压强是多少?‎ 7. ‎(2014·黄冈)2014年4月14日,为寻找失联的MH370航班,启用了“蓝鳍金枪鱼-21”‎ ‎ (简称“金枪鱼”)自主水下航行器进行深海搜寻.其外形与潜艇相似(如图甲所示),相关 ‎ 标准参数为:体积1 m3、质量750 kg,最大潜水深度4 500 m,最大航速7.4 km/h ‎ ‎ (不考虑海水密度变化,密度ρ取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg).‎ ‎ (1)假设“金枪鱼”上有面积为20 cm2的探测窗口,当它由海水中2 000 m处下潜至 ‎ 最大潜水深度处,问该探测窗口承受海水的压力增加了多少?‎ ‎ (2)“金枪鱼”搜寻任务完成后,变为自重时恰能静止漂浮在海面上,此时露出海面体积 ‎ 为多大?‎ ‎ (3)若上述漂浮在海面的“金枪鱼”,由起重装置将其匀速竖直吊离海面.起重装置拉力的 ‎ 功率随时间变化的图像如图乙所示,图中P3=3P1.求t1时刻起重装置对“金枪鱼”的 ‎ 拉力(不考虑水的阻力).‎ 题型复习(四) 综合计算题 第1讲力学计算 题型之一 有关压强和浮力的综合题 例1(1)F=G=5 N,‎ S=0.1 m×0.1 m=0.01 m2‎ ‎==500 Pa;‎ ‎(2)木块B现在在水中受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、拉力,在这三个力的作用下处于静止状态,故F浮=G+F拉=5 N+1 N=6 N;‎ ‎(3)据(2)可知F浮=6 N;故此时木块浸入水中的体积是:‎ F浮=ρgV排,V排=F浮/(ρg) =6 N/(1 000 kg/m3×10 N/kg)=0.000 6 m3;‎ 故此时木块浸入水中的深度是:‎ h=V/S=0.000 6 m3/0.01 m2 =0.06 m=6 cm;‎ 故此时液面的总高度是:h=6 cm+5 cm=11 cm;‎ 故此时杯中水的体积是:‎ V=0.02 m2×0.11 m-0.000 6 m3=0.001 6 m3‎ 将图乙中与B相连的细线剪断,当木块静止时,木块恰好处于漂浮状态,即此时F浮=G物=5 N;‎ V排=F浮/(ρg) =5 N/(1 000 kg/m3×10 N/kg)=0.000 5 m3;‎ 故此时水和木块浸入水中的总体积是:‎ V=0.001 6 m3+0.000 5 m3=0.002 1 m3;‎ 所以此时的液体的深度是:‎ h=0.002 1 m3/0.02 m2 =0.105 m;‎ 故此时容器底部所受的压强是:‎ p=ρgh=1 000 kg/m3×10 N/kg×0.105 m=1 050 Pa.‎ 针对训练 ‎1.(1)由图像可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12 N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,G=F拉=12 N;‎ ‎(2)图像中CD段是圆柱体完全浸入水中的情况,此时圆柱体受到的拉力F=4 N,‎ 则圆柱体受到的浮力F浮=G-F=12 N-4 N=8 N.‎ ‎(3)圆柱体完全浸入水中时根据F浮=ρ水gV排得:‎ V物=V排===8×10-4 m3,‎ 由公式G=mg可求出物体的质量 m===1.2 kg,新$课$标$第$一$网 则圆柱体密度 ρ物===1.5×103 kg/m3.‎ ‎(4)由图像可知,不考虑水面上升,圆柱体在刚浸没时,物体又下降4 cm,则下表面所处的深度为h=4 cm=0.04 m,‎ 因此刚浸没时下表面受到的液体压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.04 m=400 Pa.‎ ‎2.(1)因为潜水艇排开海水的体积等于潜水艇的体积V=5×103 m3,所以潜水艇受到的浮力:‎ F浮=ρgV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5×103 m3=5×107 N ‎(2)海水对潜水艇外壳的压强:‎ p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×200 m=2×106 Pa 由得,F=pS=2×106 Pa×1.2 m2=2.4×106 N ‎3.(1)因为金鱼悬浮,所以它受到的浮力等于总重力:‎ F=G=mg=0.1 kg×10 N/kg=1 N;‎ ‎(2)水对鱼缸底部的压强:‎ p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.5 m=5×103 Pa,‎ 水对鱼缸底部的压力:[来源:学+科+网Z+X+X+K]‎ F=pS=5×103 Pa×0.8 m2=4×103 N.‎ ‎4.(1)水对容器底的压强:‎ p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×20×10-2 m=2 000 Pa;‎ ‎(2)根据阿基米德原理得:‎ F浮=ρ水gV排=ρ水gV木 ‎=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.000 5 m3=5 N;‎ ‎(3)此时木块受到三个力的作用,向上的是浮力,向下的重力和拉力,即F浮=G+F拉;‎ 故G=F浮-F拉=5 N-2 N=3 N;‎ 故其质量是m== =0.3 kg;‎ 由密度的计算公式ρ===600 kg/m3;‎ ‎(4)剪刀剪断后,F′浮=G木=3 N 此时,V′排=F′浮/(ρ水g)=3/(1.0×103 kg/m2×10 N/kg)=3×10-4 m3‎ 切去后,G′木=ρ木V木g=ρ木V′排g=0.6×103 kg/m3×3×10-4 m3×10 N/kg=1.8 N 应加的力的大小为:F′=F′浮-G′木=3 N-1.8 N=1.2 N ‎5.(1)因为V排=V=6 dm3=6×10-3 m3,‎ 所以F浮=ρ水gV排=1 000 kg/m3×10 N/kg×6×10-3 m3=60 N;‎ ‎(2)h=8 dm=0.8 m,则水对容器底的压强:‎ p=ρ水gh=1 000 kg/m3×10 N/kg×0.8 m=8×103 Pa.‎ 故F=pS=8×103 Pa×10×10-2 m2=800 N.‎ ‎6.(1)由v=st得小汽车通过隧道的时间:‎ t===0.04 h;‎ ‎(2)油的密度:ρ===0.71×103 kg/m3;‎ ‎(3)油对油箱底所产生的压强:‎ p=ρgh=0.71×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.2 m=1391.6 Pa.‎ ‎7.(1)海面下2 000 m处的压强:‎ p1=ρgh1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2 000 m=2×107 Pa;‎ 下潜至最大潜水深度处压强:‎ p2=ρgh2=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4 500 m=4.5×107 Pa;‎ 增加的压强:Δp=p2-p1=4.5×107 Pa-2×107 Pa=2.5×107 Pa;‎ 由F=pS得探测窗口承受海水的压力增加:‎ ΔF=ΔpS=2.5×107 Pa×20×10-4 m2=5×104 N.‎ ‎(2)由于“金枪鱼”搜寻任务完成后,静止漂浮在海面上,所以有F浮=G.‎ 又由F浮=ρV排g,G=mg,得ρV排g=mg,‎ V排===0.75 m3‎ ‎ 露出海面体积:‎ V露=V-V排=1 m3-0.75 m3=0.25 m3.‎ ‎(3)由于起重装置吊起“金枪鱼”是匀速竖直吊离海面,所以速度保持不变即v1=v3,由P=Fv,得P1=F1v1,P3=F3v3,又P3=3P1,所以有F3=3F1,F1=F3,‎ 在t3时刻“金枪鱼”离开水面,由图像分析知,此时起重装置对“金枪鱼”的拉力等于“金枪鱼”的重力,即F3=mg 所以t1时刻起重装置对“金枪鱼”的拉力:‎ F1=mg=750 kg×10 N/kg=2 500 N.‎