2017中考物理有关压强和浮力的经典计算题

2017中考物理有关压强和浮力的经典计算题

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.‎