微专题三 压强

微专题三 压强 浮力的综合计算 方法指导 压强 浮力是力学计算中重要的组成部分 是初中物理中的难点之一 也是中考高频 考点之一 一 计算压强的方法 方法技巧 压强公式 p Error 对于固体 液体和气体都适用 p gh 只适用于液 体 一般情况下固体压强用 p Error 计算比较方便 而液体压强用 p gh 计算比较方便 在求问题前应先分清是固体压强还是液体 气体压强 是求压力还是压强 在解决液体对 容器的压强和压力时 一般先求压强 p gh 再求压力 F pS 在求解固体压力和压强时 一般先求压力 F G总 再求压强 p F总 S 二 计算浮力的方法 1 称重法 F浮 G F 用弹簧的测力计测浮力 2 压力差法 F浮 F向上 F向下 用浮力产生的原因求浮力 3 阿基米德原理法 F浮 G排或 F浮 液V 排g 知道物体排开液体的质量或体积时常 用 4 平衡法 F浮 G物 适用于漂浮或悬浮的自由状态的物体 三 必须弄清楚的一些概念 1 物重 G 与示重 F 2 物重 G 与物体排开的液重 G 排 3 浸在 浸入 与浸没 没入 4 上浮 漂浮 悬浮 5 物体的密度 物与液体的密度 液 6 物体的体积 V物 物体排开液体体积 V排 物体露出液面的体积 V露 四 计算浮力的基本思路 1 仔细审题 注意抓住隐含条件的关键词 如浸入 浸没 装满 未装满 溢出 未 溢出 漂浮 悬浮 上浮 下沉等 2 确定研究物体 并对物体进行受力分析 重力 浮力 拉力或压力等 3 在受力分析的基础上 列出关系式 漂浮或悬浮时 F浮 G物 用线吊在液体中时 F浮 G G示 被强制压 按 入液体中时 F浮 G F F 为压力或拉力 若有几个物体连 接在一起 可以将它们视为一个整体进行研究 4 把阿基米德原理公式或密度 重力的计算公式代入关系式 代入已知量解出未知量 这种思维方式不仅对较难题适用 对解较容易的浮力题也适用 五 解浮力问题经常用到的一些规律和概念 二力平衡条件 推广到三力平衡 密度 液体内部压强规律 浮力 阿基 米德原理 物体浮沉条件 六 漂浮问题 五规律 历年中考频率较高 规律一 物体漂浮在液体中 所受的浮力等于它受到的重力 规律二 同一物体漂浮在不同液体里 所受浮力相同 规律三 同一物体漂浮在不同液体里 在密度大的液体里浸入的体积小 规律四 漂浮物浸入液体的体积是它总体积的几分之几 物体密度就是液体密度的几 分之几 规律五 将漂浮物体全部浸入液体里 需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的 浮力 类型一 压强的计算 1 2015 宿迁 五一 假期中 小明一家驾车外出旅游 车的总质量是 1 6 t 车轮与 地面接触的总面积是 0 08 m2 当车停在水平路面上时 车对地面的压强是 2 105 Pa 当车在高速公路上行驶时 根据车距确认标志牌 小明测出车通过 200 m 距离所用的时间 是 8 s 则车的行驶速度是 90 km h g 取 10 N kg 2 2014 威海 我国首台自主设计研发的载人深潜器 蛟龙号 在 2012 年 6 月 27 日进 行了 7000 m 级海试 最大下潜深度达 7062 m 此处海水产生的压强约为 7 062 107 Pa 此时 蛟龙号 0 5 m2外表面受到海水的压力为 3 531 107 N 海 水的密度取 1 0 103kg m3 g 取 10 N kg 3 2015 镇江 如图所示是一辆不慎驶入水中汽车的车门 随着水位升高 车门上 A 处受到水的压强将 增大 若车门在水下部分的面积为 0 8 m2 受到水的平均压强为 5 103 Pa g 10 N kg 此时车门所受水的压力为 4 103 N 相当于 400 kg 水压在 车门上 因此 建议汽车不慎驶入水中时 应立即设法从车内逃离 避免生命危险 4 2015 内江 用两种物质分别制成棱长相同的实心正方体甲 乙 它们的质量和体积 的关系如图所示 把 它们平放在水平地面上 则它们对水平地面的压强之比 p甲 p乙为 A A 8 1 B 4 3 C 4 1 D 1 2 5 2015 内江 大气压是由于空气受到重力而产生的 如果地球的表面约为 5 1014 m2 那么 在一个标准大气压下 地球周围的空气质量约为 标准大气压取 1 0 105 Pa g 10 N kg B A 5 1012 kg B 5 1018 kg C 1 1018 kg D 1 1012kg 6 2015 安顺 小虎家买了一个既美观又实用的茶几 茶几的中间是一个鱼缸 茶几 摆放在客厅水平地面上 如图所示 其部分参数如下表所示 求 茶几及鱼缸净重 kg28 最大容水质量 kg120 鱼缸深度 m0 5 支撑柱 个4 每个支撑柱与地面接触面积 m20 01 1 鱼缸中注满水时 求鱼缸底部受到水的压强 p1 此时茶几对地面的压强 p2 2 小虎的爸爸买回一重为 50 N 的实心塑胶鱼的艺术品 发现其恰能悬浮在鱼缸里的 水中 求塑胶鱼的体积 V 解 1 鱼缸底部受到水的压强 p1 gh 1 0 103 kg m3 10 N kg 0 5 m 5 103 Pa 茶几对地面的压力 F G m缸和茶几 m水 g 28 kg 120 kg 10 N kg 1480 N 此 时茶几对地面的压强 p2 Error Error 3 7 104 Pa 2 由于塑胶鱼恰能悬浮在鱼缸里的水中 则受到的浮力 F浮 G鱼 50 N 由于物体 浸没时排开液体的体积和自身的体积相等 根据 F浮 gV排得 V鱼 V排 Error Error 5 10 3 m3 类型二 浮力的综合计算 7 2015 南宁 将一小物块 A 轻轻放入盛满水的大烧杯中 A 静止后 有 72 g 的水溢 出 再将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中 A 静止后 有 64 g 的酒精溢出 则 A 在水中静 止时受到的浮力为 0 72 N A 的体积是 80 cm3 A 的密度是 0 9 g cm3 酒精的 密度是 0 8 103 kg m3 8 2015 大连 甲 乙物体的密度相同 甲的体积是乙的 2 倍 将它们叠放在水槽里 的水中 水面恰好与甲的上表面相平 如图所示 现将乙物体取下 当甲物体静止时 甲 物体将 D A 沉在水槽的底部 B 悬浮在原位置 C 漂浮 水下部分高度与甲的高度之比为 1 2 D 漂浮 露出水面部分的体积与甲的体积之比为 1 3 9 2015 莆田 在弹簧测力计下悬挂一个小球 示数为 4 2 N 当把小球的一半体积浸 在水中时 弹簧测力计的示数为 1 7 N 已知 水 1 0 103 kg m3 g 取 10 N kg 问 1 小球所受的浮力为多大 2 小球的总体积为多大 3 把小球从弹簧测力计取下 浸没在水中后放手 请通过计算判断小球为什么不能悬 浮在水中 解 1 F浮 G F 4 2 N 1 7 N 2 5 N 2 根据阿基米德原理 F浮 G排 水gV排得 V排 Error Error 2 5 10 4 m3 V总 2V排 2 2 5 10 4 m3 5 10 4 m3 3 小球浸没在水中时 V排 V总 5 10 4 m3 F浮 G排 水gV排 1 0 103 kg m3 10 N kg 5 10 4 m3 5 N F浮 G 小球会上浮而不能悬浮在水中 类型三 压强 浮力的综合计算 10 2015 广元 钓鱼岛自古以来就是中国国有领土 早在明朝 1373 年我国渔民就已经 发现了钓鱼岛 如图所示是我国一艘装备精良的现代化综合公务船正在钓鱼岛巡航的示意 图 海水密度取 1 02 103 kg m3 g 取 10 N kg 1 若该船的声呐探头距海面深度为 8 m 则该声呐探头受到海水的压强是多少 2 该船满载时排水量为 3400 t 则船受到的重力和浮力各为多少 解 1 该声呐探头受到海水的压强 p海水 海水gh 1 02 103 kg m3 10 N kg 8 m 8 16 104 Pa 2 已知 m排 3400t 3 4 106 kg 公务船的受到的浮力 F浮 G排 m排g 3 4 106 kg 10 N kg 3 4 107 N 由于船处于漂浮 则 G F浮 3 4 107 N 11 2015 广安 新农村建设让农村面貌焕然一新 许多楼房顶部装有自动供水水箱 箱体重 1520 N 与水平楼顶接触面积为 1 5 m2 为了控制进水量 在水箱顶部安装压力传 感器 如图所示 A 物体通过细线与压力传感器相连接 压力传感器相当于拉线开关 A 的密度是 2 5 103 kg m3 A 重为 25 N 当压力传感器受到竖直向下的拉力等于 25 N 时闭 合 电动水泵向水箱注水 当拉力等于 15 N 时断开 电动水泵停止向水箱注水 1 求未装水时整个水箱对楼顶的压强是多少 压力传感器及连接线质量不计 g 取 10 N kg 2 通过计算说明当水面与 A 上表面相平时 电动水泵能否停止注水 g 取 10 N kg 连接线体积不计 解 1 未装水时整个水箱对楼顶的压力 F G 1520 N 25 N 1545 N 则 p Error Error 1030 Pa 2 A 的质量 m Error Error 2 5 kg 由 Error 可得 A 的体积 V Error Error 1 10 3 m3 当水面与 A 上表面相平时 V排 V 1 10 3 m3 此时 A 受到的浮力 F浮 gV排 1 0 103 kg m3 10 N kg 1 10 3 m3 10 N 细线的拉力 F G F浮 25 N 10 N 15 N 根据力的作用是相互的可知 压力使传感器受到的向下 拉力为 15 N 电动水泵停止注水 12 2015 咸宁 一个圆柱形容器放在水平桌面上 如图甲所示 容器中立放着一个均 匀实心圆柱体 M 现慢慢向容器中加水 加入的水对容器底的压强 p水与所加水的质量 m 的关系如图丙所示 在整个过程中无水溢出 M 的底面始终与容器中的水面平行 当加入 的水等于 3 kg 时 物体 M 刚好漂浮且露出水面的高度为 4 cm 如图乙所示 已知 水 1 0 103 kg m3 求 1 圆柱体 M 刚好漂浮时容器中水的深度 h 2 圆柱体 M 的密度 3 圆柱形容器的内底面积 S 解 1 当加入的水 m水 3 kg 时 p水 0 6 103 Pa 由 p gh 可得 水的深度 h Error Error 0 06 m 6 cm 2 由于物体 M 刚好漂浮且露出水面的高度为 4 cm 则物体的高度 H h h露 6 cm 4 cm 10 cm 由漂浮条件可知 F浮 G 即 水V排g 物V物g 则 水Sh浸 g 物SHg 所以 物 Error 水 Error 1 103 kg m3 0 6 103 kg m3 3 由于加入的水等于 7 kg 与 3 kg 时压强分别为 1 0 103 Pa 0 6 103 Pa 由 p Error Error 得 S Error Error Error 0 1 m2 13 2015 郴州 如图是一厕所自动冲水装置 圆柱体浮筒 A 与阀门 C 通过杆 B 连接 浮筒 A 的质量为 1 kg 高为 0 22 m B 杆长为 0 2 m 阀门 C 的上表面积为 25 cm2 B 和 C 的质量 厚度 体积及摩擦均忽略不计 当 A 露出 0 02 m 时 C 恰好被 A 拉开 实现了 自动冲水 g 取 10 N kg 求 1 刚拉开阀门 C 时 C 受到水的压强和压力 2 此时浮筒 A 受到的浮力 3 浮筒 A 的密度 解 1 当流进水箱的水刚好使 C 被 A 拉开时 浮筒 A 浸入水的深度为 h1 LA L露 0 22 m 0 02 m 0 2 m 则水深为 h h1 LB 0 2 m 0 2 m 0 4 m 则水对阀门 C 的压 强 p gh 1 103 kg m3 10 N kg 0 4 m 4000 Pa 由 p Error 得水阀门 C 的压力 F pS 4000 Pa 25 10 4 m2 10 N 2 重力 GA mAg 1 kg 1