苏科版物理八年级下册专题09压强与浮力综合计算（注水、排水问题）（学生版）

专题09压强与浮力综合计算（注水、排水问题）（原卷版）考点1注水模型类考点2排水模型类考点3出入水模型类考点4漂浮模型类考点5实际应用类TOC\o"1-3"\h\u考点1注水模型类1．（2024•天津模拟）如图所示，一圆柱形空玻璃容器放在水平地面上，容器内放入一个横截面积为S0的实心圆柱体物块A。现以恒定不变的体积流量向容器内注入密度为ρ0的水，当注水时间为2t0时，刚好注满玻璃容器；物块A的底面始终与容器中水面平行，容器内水的高度与注水时间的关系图像如图所示。求：小资料体积流量是指单位时间内流经封闭管道或明渠有效截面的流体量，又称瞬时流量。当流体量以体积表示时称为体积流量；单位通常是m3/s。（1）玻璃容器内水对容器底的最大压强；（2）物块A受到的浮力；（3）当注满水时，容器内水的总质量。2．（2024春•德化县期中）如图所示，这是某项目研究小组设计的一自动加水装置，将一重为8N、底面积为5×10﹣3m2的圆柱体放在水箱底部。从进水口注入水，随着水面升高，圆柱体竖直上浮。当水面上升到传感器底端P时，由传感器控制进水口开关停止注水，此时传感器底端P对圆柱体有15N竖直向下的压力。g取10N/kg，。求：（1）水箱内无水时，圆柱体对水箱底部的压强；（2）圆柱体刚好浮起时浸入水中的体积；（3）停止注水时，圆柱体受到的浮力。3．（2024春•东城区校级期中）在农村居住的张大爷喜欢养花，他有一个容积为0.04m3的晒水缸。当缸里没水时，他就用一只高为30cm、底面积为300cm2的水桶向缸里注水。张大爷年纪大了，桶里装满水时，提起来有些吃力。于是，他在桶上做了个标记，每次提水，水面达到标记处即可，按此标准提水5次，恰好能将空缸装满。已知桶上的标记到地面的高度为20cm（如图所示），桶重为4N，桶的厚度不计，g取10N/kg。请你计算出：（1）将水桶放在水平地面上，向桶内倒水使水面到达标记处，此时水对桶底的压力；（2）将水桶放在水平地面上，向桶内倒水使水面到达标记处，此时桶对地面的压强。4．（2024•城阳区一模）如图甲所示，一个薄壁柱形容器放在电子秤上，容器中放着一个均匀实心柱体A，向容器中缓慢注水，当注水深度为0.06m时，A对容器底部压力恰好为零，当停止注水后，容器中水的深度为0.1m，电子秤的示数与容器中水的深度关系如图乙所示。求：（1）容器中水的深度为0.05m时，水对容器底部的压强是多少？（2）当A对容器底部压力恰好为零时，此时容器对电子秤的压强是多少？（3）薄壁柱形容器的质量是多少？5．（2024春•石家庄期中）圆柱形平底容器置于水平桌面上，其底面底为200cm2，高为30cm，容器重力为14N，内放入一个底面积为100cm2，高为10cm的圆柱形物块，物块底部的中心通过一段细线和容器底部中心相连，向容器缓慢注水直到将水注满，如图所示，此时绳子的拉力为4N。（1）注满水时物块受到的浮力；（2）注满水时容器对桌面的压强；（3）若将细线剪断，当物块静止时，水对容器底部的压强。6．（2023•罗平县校级一模）如图甲所示，在水平桌面上放有一薄壁柱形容器，一个重力为5N，底面积为0.02m2，高为10cm的柱形玻璃杯A漂浮于水面，在A的底部连接有一个体积为4×10﹣5m3的实心金属块B。此时A、B两物体在水中处于静止状态，细线未拉直（B未与容器底部紧密接触，细线不可伸长且质量、体积忽略不计）。（水密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg）：（1）图甲中玻璃杯A所受浮力的大小为N，水对玻璃杯A底部的压强为Pa，细线对B的拉力为N。（2）向容器中注水，细线拉力随时间变化的图象如图乙所示（容器足够高），求实心金属块B的密度。考点2排水模型类7．（2024春•青秀区期中）如图一足够高的装有水的轻质薄壁容器静止在水平面上，容器底部有一阀门K，此时容器内水深为20cm，已知容器下部分横截面积S1＝400cm2，上部分横截面积S2＝200cm2，下部分容器高度为10cm，研究点A距离容器底部5cm，（已知ρ水＝1×103kg/m3）求：（1）水对研究点A产生的压强；（2）此时水对容器底部产生的压力；（3）打开阀门K，放出容器内4kg的水后，水对容器底部压力的变化量。8．（2024春•雨花区校级月考）如图甲所示，圆柱形玻璃杯A、实心柱体B用细线相连放入装水的薄壁柱形容器中处于静止状态，此时细线拉直（细线不可伸长且质量体积均忽略不计），细线的拉力为2N，A的重力为6N，物体B的体积为100cm3，柱形形容器的底面积为500cm2，在打开容器底部水龙头放水的过程中，细线所受拉力大小随时间变化图象如图乙所示。t1时刻，物体B刚好接触容器底且与容器底无挤压。求：（1）未放水前（如图甲），玻璃杯A受到的浮力为多少？（2）物体B的密度为多少？（3）若t1时刻到t2时刻容器底部所受水的压强变化了200Pa，那么容器对桌面的压强变化了多少？9．（2024•滨州模拟）如图甲所示，有一体积、质量忽略不计的弹簧，其两端分别固定在容器底部和正方体形状的物体上。已知物体的边长为10cm，弹簧没有发生形变时的长度为10cm，弹簧受到拉力作用后，伸长的长度ΔL与拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水，直到物体上表面与液面相平，此时弹簧伸长的长度ΔL为4cm，（g＝10N/kg，。求：（1）物体上表面与液面相平时所受到水的浮力；（2）物体的重力；（3）物体的密度；（4）打开出水口，缓慢放水，当弹簧处于没有发生形变的自然状态时，关闭出水口。求放水后水对容器底部的压强。10．（2023春•雁塔区校级月考）如图所示，在容器底部固定一轻质弹簧，弹簧上方连有一长方体物块A，容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口。当容器中水深为20cm时，木块A有的体积浸在水中，此时弹簧恰好处于自然伸长状态，没有发生变形。（不计弹簧受到的浮力，g＝10N/kg）（1）求此时容器底部受到水的压强是多少Pa？（2）求木块A的密度是多少kg/m3？（3）现向容器内缓慢加水，直至木块A刚好浸没水中，此时弹簧对木块A的作用力为F1，然后打开阀门B缓慢放水，直至木块A刚好完全离开水面，此时弹簧对木块的作用力为F2，求F1：F2是多少？11．（2023春•南宁月考）如图甲所示，竖直细杆（不计细杆的重力和体积）a的一端连接在力传感器A上，另一端与圆柱体物块C固定，并将C置于轻质水箱（质量不计）中，水箱放在力传感器B上，在原来水箱中装满水，水箱的底面积为400cm2。打开水龙头，将水箱中的水以100cm3/s的速度放出，力传感器A受力情况和放水时间的关系如乙图像所示，力传感器B受力情况和放水时间的关系如丙图所示。放水1min，刚好将水箱中的水放完。求：（1）物块C的重力；（2）物块C的密度；（3）乙图中的b值。12．（2024春•长沙期中）一个重为5N、底部带有阀门的薄壁圆柱形容器置于水平桌面上，用弹簧测力计挂着一个高为5cm的长方体金属块，弹簧测力计示数为4N，如图甲所示；将金属块沿竖直方向缓慢浸入盛有适量水的薄壁柱形容器中，直至完全浸没，弹簧测力计示数为3.5N，如图乙所示；继续让金属块稳稳地竖直下降到容器底部后取下弹簧测力计，如图丙所示（此过程中水未溢出，不计测力计带走的水）。接下来打开容器底部的阀门，向外放水，直至容器对水平桌面的压强p1为水对容器底压强p2的2倍，此过程中金属块一直竖立在容器底。已知容器的底面积与金属块的底面积之比为4：1，ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求：（1）金属块浸没在水中受到的浮力；（2）金属块刚好浸没时，金属块底部受到水的压强；（3）金属块浸没后与金属块浸入前相比，水对容器底部的压强增加了多少；（4）放水至容器对水平桌面的压强p1为水对容器底压强p2的2倍时，容器对水平桌面的压强p1为多少。考点3出入水模型类13．（2024•长沙一模）如图甲是底面积为300cm2的足够高的薄壁圆柱形容器（底部装有阀门），放置在水平地面上，容器底部放有一实心均匀正方体M（M与容器底部不密合），质量为0.8kg，向容器中缓慢注水，容器底部所受液体压强与注入水的质量关系如图乙，向容器中注入4kg水时，停止注水。已知：图乙中Δm1＝Δm2，Δp1：Δp2＝3：2，g取10N/kg。求：（1）M所受重力。（2）M的密度。（3）打开容器底部阀门放水，放出水的质量为1.2kg时，停止放水，将M竖直向上提升3cm，待液面稳定后水对容器底部的压强为多少？14．（2024•武侯区模拟）如图所示，密闭圆柱形容器A顶面开有一小孔，容器A的底面积为80cm2，高为18cm，内部有一个质量为240g，底面积为30cm2，高为10cm的实心均匀圆柱体B。已知，g取10N/kg，不考虑小孔面积、容器厚度、物块吸水等次要因素。求：（1）物体B的密度。（2）从小孔向容器A中注水，物体B在水中始终保持竖直，当注水体积达到560cm3时，请分析判断物体B的状态，并求出水对容器A底部的压力。（3）往容器中注满水后，堵住小孔，将其上下颠倒，稳定后把容器中的水从小孔放出，若放水的速度为2cm3/s，请写出从放水开始到放水体积为500cm3，过程中，水对容器A原顶面（小孔所在面）的压强p与放水时间t（s）的函数关系式。15．（2023•郓城县三模）如图为某自动冲水装置的示意图，水箱内有一个圆柱浮筒A，其重为GA＝3N，底面积为S1＝0.02m2，高度为H＝0.16m。一个面积为S2＝0.01m2、厚度不计的圆形盖片B盖住出水口并紧密贴合。A和B用长为L＝0.08m的细绳相连。初始时，A的一部分浸入水中，细绳不受力的作用。水的密度为ρ＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg。（1）求A所受浮力的大小F浮；（2）求A浸入水时，底部受到的压强；（3）开始注水后细绳受力，当水面升高到离A的顶部0.04m时，B刚好被拉起使水箱排水，求B受到的重力。16．（2024春•思明区校级期中）小雨同学发现家中的太阳能热水器可以实现自动开始注水、停止注水，为了知道其中的原理，小雨查阅了相关资料并且制作了一个太阳能热水模拟器（如图所示）。圆柱形容器的底面积是20cm2，物体A的重力是1.5N，物体A的底面积是5cm2，力传感器通过细绳与物体A相连，当容器内储水量达到260cm3时，力传感器受到的拉力为1.3N，此时进水口打开，开始注水；当力传感器受到的拉力为0.3N时，进水口关闭，停止注水。求：（1）开始注水时，物体A所受的浮力。（2）开始注水时，物体A下表面受到水的压强。（3）当容器内储水量达到多少时，太阳能热水器停止注水。17．（2024•芜湖模拟）如图所示，有一体积、质量均忽略不计的弹簧，其两端分别固定在容器底部和正方体物块的下底面上。已知正方体物块的边长为10cm，向足够深的容器中加入适量的水，直至正方体物块上表面与水面相齐平，此时弹簧对正方体物块的拉力大小为4N（ρ水＝1.0×103kg/m3）。求：（1）正方体物块浸没时受到水的浮力大小；（2）该正方体物块的密度大小；（3）打开出水孔，缓慢放水，当弹簧处于没有发生形变的自然（L弹簧＝10cm）状态时，关闭出水孔，求此时水对容器底部的压强大小。18．（2023春•项城市月考）如图所示是某饮水机自动注水装置的模型，底面积为200cm2的柱形水箱内装有质量为6kg的水，一竖直、轻质、硬细杆上端通过力传感器固定，下端与不吸水的实心长方体A连接。打开水龙头，水箱中的水缓慢排出，细杆对力传感器作用力的大小F随排出水的质量m变化的关系如图所示，当排水质量为4kg时，A刚好全部露出水面，由传感器控制开关开始注水。已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求：（1）开始注水时，水箱底部受到水的压强。（2）当长方体A浸没时，所受浮力的大小。（3）长方体A的密度。考点4漂浮模型类19．（2024春•长寿区校级期中）某同学想测量一种液体的密度。他将适量的待测液体加入到圆柱形平底玻璃杯里，然后一起缓慢放入盛有水的水槽中。当玻璃杯下表面所处的深度ℎ1＝10cm时，玻璃杯处于直立漂浮状态，如图a所示。（已知玻璃杯的底面积S＝25cm2）（1）求水对玻璃杯下表面的压强；（2）求玻璃杯受到的浮力；（3）从玻璃杯中取出100cm3的液体后，当玻璃杯下表面所处的深度ℎ2＝6.8cm时，玻璃杯又处于直立漂浮状态，如图b所示。求液体的密度。20．（2024春•鼓楼区校级期中）如图甲所示，水平桌面上有一装有40g水的圆柱形容器，容器底面积为5.0×10﹣3m2，现将一个体积为5.0×10﹣5m3的A物块（不吸水）放入容器中，A物块漂浮在水面上，露出水面的体积为1.0×10﹣5m3。求：（1）A物块受到的浮力；（2）A物块的密度；（3）如图乙所示，在A物体上轻放一个物块B，A物块恰好完全浸没在水中（水未溢出）。此时水对容器底部的压强比物块被下压前增加了多少？，g取10N/kg）21．（2024春•鲤城区校级期中）在水平桌面上有一个盛有水的柱形容器，其底面积为200cm2，将一体积为1000cm3的木块用细线系住没入水中如图甲所示，此时容器中水深为30cm。将细线剪断，木块最终漂浮在水面上，且有的体积露出水面，如图乙所示。求：（1）甲图中木块受到水的浮力；（2）图乙中木块受到的浮力；（3）木块的密度；（4）图乙中水对容器底部的压强。22．（2024春•锦江区校级期中）边长为0.1m的正方体木块，漂浮在水面上时，有的体积露出水面，如图甲所示，将木块从水中取出，放入另一种液体中，并在木块表面上放一重2N的石块。静止时，木块上表面恰好与液面相平，如图乙所示，取g＝10N/kg，已知水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3。求：（1）图甲中木块受的浮力大小。（2）图乙中液体的密度。（3）图乙中木块下表面受到液体的压力。23．（2024春•槐荫区期中）拓展活动小组的同学准备利用自己掌握的科学知识对大明湖水质进行监测，他们通过调查了解到：大明湖周边主要污染源很容易导致湖水密度增大，而密度达到1.05×103kg/m3的水域就不适宜湖里鱼类的生存。于是，他们就想到做一个简易的密度计来监控湖水密度。为此他们找来了一根长1.2m粗细均匀的木条，在底部装上适量配重，使其能直立漂浮在水中，做好相应的标记后，就可以监测湖水密度了。如图所示，将该密度计放入足够深的清水中，测得木条露出水面0.2m，该密度计的总质量为0.5kg，g取10N/kg。请通过计算回答：（1）此时木条底端受到的水的压强是多少？（2）此时木条受到的浮力是多少？24．（2024春•沙坪坝区校级期中）如图所示，圆柱形物体A重2N，它的横截面积为20cm2，圆性形水槽的底面积为100cm2。将圆柱形物体A放入水中，水面在物体ab处时物体恰好漂浮。则：（1）物体A受到的浮力是多少N？（2）若要将A全部压入水中，还需要0.5N的力，则A的密度是多少kg/m3？（3）若将物体A从图示位置，竖直向上提升4cm后，水对水桶底部的压强变化了多少Pa？考点5实际应用类25．（2024春•沙坪坝区校级期中）如图所示是在古代与北京天坛齐名的二千料海船，又名福船，它的出现为中国乃至世界航海史写下了璀璨的一页。已知该福船满载时，总质量可达1200吨。（海水密度取1.0×103kg/m3）（1）船体某处离水面2m，该处受到海水的压强是多少；（2）该福船满载时受到的浮力是多少。26．（2024•钟祥市模拟）2023年我国自主品牌比亚迪发布了一款仰望U8汽车电动汽车，该车型具备四轮独立能力，能够实现极限操稳、应急浮水、原地调头等功能，该车启动应急浮水功能后可以像船一样浮在水面并前进，如图是该汽车行驶在水面的情景。已知仰望U8汽车的总质量为4t，每个车轮与地面的接触面积为200cm2，在水中行驶时汽车底盘距离水面达0.8m，平均速度可达1.6km/h，水的密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求：（1）U8汽车空载时漂浮在水面上所受浮力。（2）U8以平均速度在水中行驶3min的直线距离。（3）U8汽车空载时对水平路面的压强和在水中行驶时底盘受到水的压强。27．（2024春•寻甸县期中）据2023年11月3日新闻报道，解放军山东舰航母编队和来台巡航的歼﹣16、运﹣20、轰﹣6、空警﹣500等多类型军机进行海空演练。山东舰是中国第一艘国产航空母舰，如图所示，舰长315米，宽75米，满载排水量为5万吨，可搭载舰载机数量36架，每架舰载机质量为25t（海水密度近似取1.0×103kg/m3），求：（1）山东舰受到的最大浮力是多少？（2）航母在某海域巡航时，航母船底在海水中的深度达到5m，则舰底受到的海水压强是多少？（3）一位质量为60kg的歼﹣16舰载机飞行员来到航母的水平甲板上，若他一只脚与甲板的接触面积是0.02m2，则他双脚站立时对甲板的压强是多少？28．（2024春•长沙期中）如图甲所示的起重船是利用船体提供的浮力和船上的起重系统来完成起吊作业的。为了防止起重船吊装重物时发生倾