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专题训练 压强和浮力综合计算
1.如图甲所示,在一个底面积为5×10-2m2的足够高的圆柱体容器中装了5kg的水,现在将一实心长方体物块悬挂于弹簧测力计下,物块下表面刚好与水面接触,从此处匀速下放物块,直至浸没(物块未与容器底接触)的过程中(整个过程水未溢出),弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水中深度h的关系如图所示。已知,求:
(1)物块的密度;
(2)物块刚好浸没时与没有放入物体前相比,水对容器底的压强变化量;
(3)如果容器的重为10N,当物体完全浸没在水中,且物体没有到达容器底部时,容器对水平桌面的压强。
2.边长为0.1m的正方体木块,漂浮在水面上时,有五分之二的体积露出水面,如图甲所示。若在正方体木块下系一铁球,木块与铁球刚好悬浮于水中,如图乙所示。求:
(1)图甲中,木块所受的浮力;
(2)图乙中铁球对木块的拉力;
(3)剪断木块与铁球的连线,当木块静止时,木块与铁球受到的总浮力变化量。
3.如图所示,水平桌面上有一个底面积为50cm2、重力为15N的圆柱形容器,内装有深度为0.1m的水,如图甲所示。现将一个高度为8cm、底面积为20cm2、重力为6N、不吸水的圆柱形物体缓慢放入水中,水未溢出,静止时如图乙所示。不计容器壁的厚度和绳重,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)物体放入水中静止后,容器对桌面的压强。
(2)物体放入水中静止后,容器底对它的支持力。
(3)将物体从容器底部竖直缓慢提升,直到物体上表面高出水面5cm时停止,求这个过程中,水对容器底部的压强变化量。
4.如图所示,这是我国自主研发的水陆两栖飞机“鲲龙-600”,它可以承担大型灭火、水上救援等任务。其最大起飞质量为53.5t,可在水源与火场之间多次往返投水灭火,单次最大汲水量为12t。(,g取)试问:
(1)若“鲲龙-600”以最大起飞质量在空中水平匀速直线飞行,机翼产生的最大升力是多少;
(2)“鲲龙-600”在机翼两侧下方各装有一个浮筒,设计要求单侧浮筒的1/3在水中,至少要产生的浮力才能防止侧翻,机翼才不会被巨浪卷入水中,则每个浮筒的体积至少是多少;
(3)“鲲龙-600”投水灭火后(所汲水全部喷出),回到水面畅游,“鲲龙-600”所受浮力是多少?若此时将“鲲龙-600”浸没在水中的体积看作一个长方体,其底面积为,则其底部受到水的压强是多少?
5.如图所示为家里常用的洗菜池,当洗菜池装满水时,要提起塞在出水口的塞子就比较费力,但提塞子后再继续往上提,会明显感受到手上的拉力在减小,小明对此很好奇并进行了研究。他测量塞子的质量为180g,上表面积约为,体积约为。当塞子堵住出水口时,洗菜池装满水时水的深度为12cm,求:(塞子的上表面看作一个平面,)
(1)水对洗菜池底部的压强;
(2)小明提起塞子所需向上的最小拉力(忽略塞子和出水口处的摩擦力);
(3)小明将塞子提起并离开出水口,但仍完全浸没在水中,塞子在水中静止时手对塞子的拉力。
6.取两个相同的溢水杯,都装满水,将一块橡皮泥捏成碗状放在其中一个溢水杯中,静止后用量筒测出溢出的水的体积为55mL;拿出橡皮泥团成实心球状,放入另一个溢水杯中,静止后用量筒测出溢出的水的体积为50mL,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,求:
(1)图甲中橡皮泥受到的浮力;
(2)橡皮泥的密度;
(3)图乙中橡皮泥对溢水杯底部的压力大小。
7.我国第三艘航空母舰“福建舰”,于2022年6月17日下水,它是我国完全自主设计建造的首艘电磁弹射型航空母舰,满载排水量为8×104t,最底部距海面的竖直距离约为20m,搭载的将是歼-35隐形战斗机,它的最大时速可达2.1马赫(相当于714.6m/s),重量达3×105N。海水的密度取1.0×103kg/m3。求:
(1)“福建舰”满载时受到的浮力F;
(2)“福建舰”满载时最底部受到海水的压强p;
(3)一架歼-35隐形战斗机从甲板上弹射起飞后,“福建舰”排开海水的体积的改变量。
8.如图甲所示,一个实心正方体放在水平面上。如图乙所示,一个圆柱形容器置于水平桌面上,容器足够高且,容器内放有一个实心长方体,底面积,高,底部的中心通过一段细杆与容器底部相连。现向容器内缓慢注水,一段时间后停止注水,已知在注水过程中,细杆对物体的力随水深度的变化关系如图丙所示。
(1)细杆的长度是多少?
(2)的重力是多少?
(3)把放在的正上方,水面上升后恰好与的上表面相平,如图丁所示,此时杆对物体的力恰好为,则容器对地面的压强为多少(杆重、体积和形变均不计)?
9.在底面积为S的薄壁柱形容器内注入适量的水,让空杯漂浮在水面上,测出水的深度为h0,如图甲所示;再将一金属球放入杯中,此时杯子仍漂浮在水面上,测出水的深度为h1,如图乙所示最后将该金