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文档简介
压强、浮力综合计算
1.如图所示,实心正方体物块4质量为9kg,放置在水平地面上的平底薄壁容器底面积为…门严口
0.02m2,内装100N的水,现将实心物块4系在测力计挂钩上,并把它完全浸没于容器内的A
水中。(已知PA=9.0xltPkg//)求:
(1)物块A的体积:三。全三好
(2)测力计的示数。底拉。
2.小亮在研学活动中使用一款便携户外水壶(如图),壶身质量0.2kg,底面积20cm2,装有1.83的山泉
水,水深15cm。将水壶静置于水平石桌上,已知当地大气压为1.0xl()5pa。g取10N〃g。求:
(1)水壶对水平石桌的压强;
(2)水对水壶底部的压强;
(3)若壶盖面积为6sn2,计算大气对壶盖的压力。
3.如图,平底茶壶的质量是300g,底面积是40cm2,内盛0.5kg的水,放置在面积为In?的水平桌面中央
(g=10N/kg,p水=1.0x103kg/m3)试求:
(1)水对茶壶底部的压强;
(2)水对茶壶底部的压力;
(3)茶壶对桌面的压强.
4.如图所示为我国国产运输机“运20”。若一次飞行过程中,飞机及
运送的人员和物资的总质量为2.1x105kg。着陆后,飞机所有轮胎与
地面总接触面积为4.2血2。g取lON/kg。求:
(1)飞机及运送的人员和物资所受总重力为多大?
(2)降落后,飞机静止时对水平地面的压强为多大?
5.木桶效应,又称短板效应,是指一个木桶的盛水量取决于其最短的那块木板。一只有
短板的木桶放在水平地面上,如图所示。木桶的质量为Mg,高0.5m,最短的木板高
0.4m,桶底内部底面积为4x10-2^2,倒入20kg的水刚好可以将这个桶装满。求:(g
取ION/kg)
(1)空木桶对水平地面的压力。
(2)装满水的木桶底受到水的压力,
6.如图所示是无人机用绳索吊送货物的场景,已知无人机质量为16切,最大升力为300N。求:
(1)无人机空载并悬停时,需要的升力;
(2)无人机吊送货物并悬停时,货物的最大重力;
(3)某次匀速直线向上吊送重为100N的货物A时,货物A受到的空气阻力大小为八匀速直线向下出送重
120N的货物8时,绳索对货物的拉力较前次增大了5N,由于下降速度变大,空气阻力变为2/,求/■的大
小。
7.如图甲所示,小宇用弹簧测力计吊着金属块将其逐渐放入水中,图乙反映了这个过程中弹簧测力计的示
数变化情况。(请保留到小数点后两位)
(1)金属块完全浸没在水中时所受的浮力是多大?
(2)金属块的体积是多大?
(3)金属块的密度是多大?
8.学习了阿基米德原理,小明想到了一种只用弹簧测力计测量金属块密度的方法。先用弹簧测力计测出金
属块的重力是2.7N,再把金属块浸没到水中,静止时,弹簧测力计的示数是1.7N(g取10N〃g,0水=
33
1.0x10/ctg/m)o求:
(1)金属块的质量:
(2)金属块浸没在水中受到的浮力;
(3)金属块的密度。
9.某科创小组设计了一套水位自动监测与泄洪预警装置模型,其核心结构
如图所示,4为压力传感器(厚度K计),与模型底部距离H=60cm,圆柱
体B是密度小于水且不吸水的圆柱体,B能沿固定的光滑细杆在竖直方向
自由移动。当模型内水深h=15cm时,B与模型底面刚好接触且压力为
零。当水面上涨至警戒水位时,圆柱体8对传感器4的压力F=2N,触发
报警装置,开启泄洪阀门。已知圆柱体B的底面积%=SOcm?,高=25cm,。水=1XlCPkg/7n3,°=
10N/kgo求:
(1)水深h=15cm时,8受到的浮力;
(2)8的重力;
(3)当触发报警装置时,水对容器底部的压强。
10.“十年禁渔”使长江生态不断恢复,江面上再现“江豚群舞”的场景。小明利用30打印机打印出江豚
模型如图所示,用天平称出模型的质量为36g,将模型放入足够大的盛满水的溢水杯中待模型静止时共溢
出水30g,g=10N/kg,p水=LOx1。3的/血3,求:
(1)模型受到的浮力。
(2)模型浸在水中的体枳。
(3)判断模型在水中的浮沉情况,并求该打印材料的密度。
11.如图所示,面积为1m2的水平桌面正中央放着一个圆形鱼缸,鱼缸重为10N,内外底面积均为
100cm2.缸内有质量为3的的水和一条质量为100g的金鱼,此时水的深度为20cm。(忽略鱼缸厚度,
p^=1x103kg/m3,g取lON/切)求:
(1)水对鱼缸底的压强;
(2)水对鱼缸底的压力;
(3)鱼缸对桌面的压强。
12.某油田的二次开发,需要将3.6x107kg的导管架从陆地工厂运至海洋指定位置。如图所示,将导管架
装载在驳船的水平甲板上,导管架与驳船的接触面积约30062,此时驳船排开海水的体积为8x1047n3。
行驶过程中,驳船在30m汾内行驶了5km,求解F列问题:(g取lON/如,p海水取1.1x1。3的阿3)
(1)驳船行驶307n出的平均速度。
(2)导管架装载在驳船上,静止时,导管架对驳船的压强。
(3)导管架装载在驳船上,静止时,驳船受到的浮力。
13.如图所示,容器中装有水,容器底面积0.02加2.水中有一个木块被细线系着。已知木块的体积为4dm3,
木块的密度P木=0.6x1。3的/血3。求:
(1)细线的拉力多大?(2)若绳子断了,木块漂浮时,水面比原来下降多少米?
14.如图甲所示,将一个底面积为300cm2的薄壁柱形溢水杯置于水平桌面上,倒入1800g的水,此时水面
高流水口的竖直距离电=2cm,再将长为10cm的圆柱体缓慢放入水中,当圆柱体竖立下沉在杯中后(图乙
),从溢水杯中溢出了600g的水,此时圆柱体对溢水杯底的压力为0。(^4=1.0x103^/m3)
(1)原溢水杯中水的体积;
(2)圆柱体的重力;
(3)若此时再将圆柱体竖宜向上移动2cm,此时圆柱体底部受到水的压强。
答案和解析
1.【答案】物块{的体枳为1x10-3血3测力计的示数为80N
【解析】解:(1)物块A的体积为小=软=芯能而=1X10-3^3
(2)物块A的重力0=mAg=9kgxION/kg=90N,
物块完全浸没,排开水的体积V排=5=1x10-37n3,
物块4浮力于浮=p水g%=1.0x103kg/m3xION/kgx1x10-37n3=ION,
测力计示数F=GA-F浮=90/V-10/V=80/V;
答:⑴物块A的体积为lx10-3僧3;
(2)测力计的示数为80N。
(1)已知A的质量和密度,由密度公式变形即可求出其体积;
(2)对物块A进行受力分析,它受到重力、浮力和测力计的拉力三个力的作用而处于平衡状态,故测力计的
示数等于物块的重力减去它受到的浮力。
此题主要考杳密度公式的应用和浮力的计算,比较简单,属于基础题目。
2.【答案】解:(1)压力:Fi=G=(m布+m水)g=(0.2kg+1.8kg)x10N/kg=20N,
水壶对石桌的压强:Pi=*=—?吗=1x104Ptz;
S]20x10m2
333
(2)水对壶底的压强:p2=p水gh=1.0x10kg/mxION/kgx0.15m=1.5x10Pa;
542
(3)大气对壶盖的压力:F2=p0S2=1.0x10Pax6x10-m=60N。
答:(1)水壶对水平石桌的压强为1x104Pa;
(2)水对水壶底部的压强为1.5x103Pa:
(3)若壶盖面积为6cn2,大气对壶盖的压力为60N。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
3.【答案】解:(1)水对茶壶底部的压强:Pi=p水gh=1.0xlQ3kg/m3x10N/kgx12x10~2m=
1200Pa:
2
(2)茶壶的底面积S=40cm=40x1077n2,
42
由可知,水对茶壶底部的压力:F=prS=1200Pax40xW-m=4.8/V;
(3)茶壶的重力:G壶=m.g=300xUT3kgxION/kg=3N,
水的重力:G水=m水g=0.5kgxION/kg=5N,
茶壶对桌面的压力:F==G年+G水=3N+5N=8/V;
茶壶对桌面的压强:p=7=门?=2000Pa。
2S40x104m2
答:(1)水对茶壶底部的压强为1200Pa;
(2)水对茶壶底部的压力为4.8N;
(3)茶壶对桌面的压强为2000P。。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
4.【答案】飞机及运送的人员和物资所受重力为2.1X106N降落后,飞机静止时对水平地面的压强为5x
10$Pa
【解析】解:(1)已知飞机及运送的人员和物资的总质量,飞机及运送的人员和物资所受总重力:
G=mg=2.1x105kgx10N/kg=2.1x106N:
(2)因为飞机在地面保持静止,所以尸=G=2.1x106/V:
飞机静止时对水平地面的压强为:p=《=4普=5x105Pa.
答:(1)飞机及运送的人员和物资圻受重力为2.1x106A(;
(2)降落后,飞机静止时对水平地面的压强为5x105Pao
(1)《机及运送的人员和物资的质量,根据G=mg得出所受重力;
(2)因为飞机在地面保持静止,对地面的压力等于重力大小,根据压强公式得出飞机静止时对水平地面的
压强大小。
本题考查重力公式及压强公式的运用,为基础题。
5.【答案】空木桶对水平地面的压力为1ON
装满水的木桶底受到水的压力为160N
【解析】(1)空木桶的重力:
G=mg=1kgxION/kg=ION,
空木桶对水平地面的压力等于它的重力,即:
F=G=ION;
(2)装满水时,水的深度等于最短木板的高,即:/I水=0.4m
则水对桶底的压强:
p水=p水g/i=1.0x103kg/m3x10N/kgx0.4m=4000Pa,
根据p=(可得,装满水的木桶底受到水的压力:
产水=p水S=4000PaX4X10-2m2=160/V.
答:(1)空木桶对水平地面的压力为ION。
(2)装满水的木桶底受到水的压力为160N。
(1)根据G=mg求空木桶的重力,空木桶对水平地面的压力等于它的重力;
(2)装满水时,水的深度等于最短木板的高,根据p=p液gh求水对桶底的压强,根据0二女求装满水的木桶
底受到水的压力。
本题考查压强、压力和重力的计算,难度一般。
6.【答案】【详解】(1)无人机空或悬停时,处于静止状态,受力平衡,它在竖直方向上受到向上的升力和
向下的重力,这两个力是一对平衡力,大小相等。故无人机空载并悬停时,需要的升力为F〃=Gg『m机
g=16kgxION/kg=160/V
(2)无人机吊送货物并悬停时,无人机和货物整体处于静止状态,受力平衡。无人机提供的最大升力,等
于无人机自身重力与货物最大重力之和。故无人机吊送货物并悬停时,货物的最大重力GSYQF•不x-G#.
300/V-160/V=140/V
(3)当无人机匀速直线向上吊送货物4时,货物A受力平衡。货物4受到竖直向上的拉力二、竖直向下的重力
GA和空气阻力/三力平衡,根据平衡条件可得。=100/V+/…①
当无人机匀速直线向下吊送货物3时,货物8受力平衡。货物8受到竖直向.上的拉力勿、空气阻力2人竖直
向下的重力%,根据平衡条件可得B+2f=120N……②
由题意可知,两次拉力的关系为"="+5N……③
联立①②③式,解得f=5N。
【解析】【详解】(1)无人机空载悬停时,处于静止状态,受力平衡,它在竖直方向上受到向二的升力和
向下的重力,这两个力是一对平衡力,大小相等。故无人机空投并悬停时,需要的升力为/〃=G数=m相
g=16kgxION/kg=160/V
(2)无人机吊送货物并悬停时,无人机和货物整体处于静止状态,受力平衡。无人机提供的最大升力,等
于无人机自身重力与货物最大重力之和。故无人机吊送货物并悬停时,货物的最大重力机=
300/V-160/V=140/V
(3)当无人机匀速直线向.上吊送货物川井,货物A受力平衡。货物A受到竖直向.上的拉力二、竖直向下的重力
G4和空气阻力/三力平衡,根据平衡条件可得二=100/V+/......①
当无人机匀速直线向下吊送货物B时,货物8受力平衡。货物8受到竖直向上的拉力加、空气阻力2/、竖直
向下的重力GB,根据平衡条件可得0+2f=120/V……(2)
由题意可知,两次拉力的关系为TB=〃+5N…③
联立①②③式,解得f=5N。
7.【答案】解:(1)结合图像,根据称重法测浮力可得:尸浮=G-F拉=5N-2N=3N。
P
q43
(2)由阿基米德原可得,金属块的体积V=V||.:=—二=―"~~——=3x10-7no
''徘P水91.0xl03^/m3xl0A///c^
(3)由G=mg可得,金属块的质尾7n=^=/力=0.5kg,
3*;333
根据密度公式可得金属块的密度:〃仑=§=况xL67x10kg/mo
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
8.【答案】金属块的质量为0.27kg金属块浸没在水中受到的浮力为IN金属块的密度2.7x
【解析】解:(1)金属块的质量m=£=品"=0.27kg:
(2)根据称重法可知金属块在水中受到的浮力产浮=G—尸示=2.7N-1.7N=1N;
(3)根据阿基米德原理可知金属块的体积P=%=,=®端片i=10F'
金属块的密度p=7=I:,驾3=27x103kg/m\
答:(1)金属块的质量为0.27kg;
(2)金属块浸没在水中受到的浮力为IN;
(3)金属块的密度2.7x103^/m3,
(1)根据重力公式得出金属块的质量;
(2)根据称重法可知金属块浸没在水中受到的浮力;
(3)根据阿基米德原理可知金属块全部浸没在水中排开水的体积,进而得出金属块的体积,根据p=-£得
出金属块的密度;
本题考查浮力、密度的计算,综合性较强。
9.【答案】8受到的浮力为7.5N8的重力为7.5N报警时水对容器底压强为5400Pa
【解析】解:(1)水深九=15cm时,浸入深度就是水深15cm:
23-43
%1=SB-h0=50cznx15cm=750cm=7.5x10m,
F浮i=P水9'排1=1x103kg/m3xION/kgx7.5x10-47n3=7.5N。
(2)此时8与底面接触、压力为0,说明B刚好漂浮,浮力等于重力:/浮I=GB=7.5N。
(3)报警时:B对力的压力尸=2N,B受力平衡:F浮2=G8+~=7.5N+2N=9.5N,
浮29.5/V33
由「浮2=。水叫作2:V排2==0.00095m=950cm,
P水g-lxlO3^/m3xlON/^
浸入深度:九浸=T=黜=19所。
8高25cm,B上端到传感器A的距离:H-hB=60cm—25cm=35cm,
水位高度(警戒水位):入水=35cm+力浸=35cm+19cm=54cm=0.54m,
水对底部压强:p=p水g/i水=1x103kg/m3xION/kgx0.54?n=5400Pa。
答:(1)8受到的浮力为7.5N;(2)B的重力为7.5N:(3)报警时水对容器底压强为5400Pa。
(1)根据阿基米德原理计算8受到的浮力;
(2)物体漂浮,尸浮二G物;
(3)报警时:对8物体进行受力分析,E浮2=GR+凡根据阿基米德原理il算排开液体的体积,进而“算浸
入深度:九浸=萼,B上端到传感器A的距离:H-hB,水位高度(警戒水位):九水=35czn+h浸,根据液
体压强公式计算p=p水g/i水。
本题考查物体浮沉条件、阿基米德原理、液体压强公式和压强定义式的应用,综合性强,难度大。
10.【答案】解:(1)模型受到的浮力:
产浮=G川=m^g=30X10-3kgxION/kg=0.3N;
(2)FhF浮=p水gv排可得,模型浸在水中的体积:
60.3N=3x10-57n3;
一P水g-1.0xl0"g/m3xl0N/kg
(3)模型的重力为:G模皇=m模型g=36x10-3^x10N/kg=0.36/V;
将模型放入盛满水的溢水杯中,溢出水30g,根据阿基米德原理可知,
已经求得模型受到的浮力为:/浮=0.3N,
由于尸浮<G,所以模型放入水中静止时处于沉底状态;
物体的体积等于溢出水的体积,为:
1/—y——您——3°g_woe3
/一%一p水-lg/cm3-30c7mn,
材料的密度为:
P-V-福乐-L2g/cm°
答:(1)模型受到的浮力为0.3N。
(2)模型浸在水中的体积为3x10-5m\
(3)模型在水中处于沉底状态,该打印材料的密度为1.2g/cm3。
【解析】(1)由/浮=G排=m排g可求得模型受到的浮力;
(2)由尸浮=p水gP排公式变形可求得模型浸在水中的体积;
(3)根据G=mg求出模型的重力;利用阿基米德原理计算物体受到的浮力,根据物体的浮沉条件分析模型
在水中静止时的状态;
由密度公式算出溢出水的体积,即打印材料的体积,由密度公式算出打印材料的密度。
本题考查了阿基米德原理和物体浮沉条件的应用、密度公式的应用,难易程度适中。
11.【答案】解:(1)水对鱼缸底的压弓虽:
p=p水gh=1x103kg/m3xION/kgx0.2m=2x103Pa;
(2)鱼缸的底面枳S=lOOczn2=0.01m2,
由p=。可知,水对缸底产生的压力:
F=pS=2xl03Pax0.01m2=20N:
(3)鱼的重力:
G加=m((!g=0.1kgxION/kg=IN,
水的重力:
G水=m水。=3kgxION/kg=30N,
鱼缸对桌面的压力:
F1=G总=G鱼缸+G葩+G水=10/V+IN+30/V=41N,
鱼缸对桌面产生的压强:
=^=-iliL=4100Pao
S0.0DM
答:(1)水对鱼缸底的压强为2x103Pa;
(2)水对鱼缸底的压力为20N;
(3)鱼缸对桌面的压强为4100Pa。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
12.【答案】解:(1)驳船行驶的时间:£=30血血=0.5九
驳船行驶30mm的平均速度:v=;=^=10km"。
t0.5/1
3
(2)导管架的重力G架=mg=3.6x107kgxioN/kg=3.6x10/V
驳船静止时,导管架对驳船的压力F=。架=3.6x1O8A/
6
导管架对驳船的压强p=?=嗤争=1.2x10Pao
33438
(3)驳船受到的浮力:/浮=P海水/。=1.1x10kg/mxION/kgx8x10m=8.8x10/Vo
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
13.【答案】解:
(1)木块的重力:6米=m^g=p木Khg=0.6X103kg/m3x4x10~3m3xION/kg=24N;
木块所受浮力:木=p^gVn=1x103kg/m3xIQN/kgx0.004m3=40N;
所以细线对木块的拉力:鼠二尸浮一G=40N—24/V=16N;
(2)由于漂浮,%'=Gx24N;
F浮_______24W________
=2.4X10-37713;
P心—lxlO3A:^/m3xlOA///c</
4xl0-37n3-2.4xl0-3m3
水面下降高度:Ah=0.08m;
0.02m2
答:(1)细线的拉力是16N;
(2)水面比原来下降0.08m。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】【详解】(1)原溢水杯中水的体积V水=£=曲翳=1800cm3
3
(2)溢出水的体积匕=—=6°°?3=600cm
。水
原溢水杯中水的深度阳=?=舞*=6cm
233
放入圆柱体后,圆柱体排开水的总体积为匕ip=Sh2+/q=300cmx2cm+600cm=1200cm=1.2x
10-37n3
根据阿基米德原理,圆柱体受到的浮力产浮=P水9%卜=1.0xlQ3kg/m3x10N/kgx1.2x10-3m3=12N
由题意,圆柱体对溢水杯底压力为0
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