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拔尖专训13 综合计算题
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类型1 密度、压强的综合计算
1.小明在科技博览会上参加义务劳动,
需要把一个质量为 的展品从地面
搬到高的展台上,如图所示。
取
(1)求展品所受重力为多少?
解:展品受到的重力 。
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(2)展台台面所能承受的压强不能超
过 ,如果把展品放到展台台
面上,展品与台面的接触面积是
,台面会不会被压坏?请通过
计算说明。
把展品放到台面上,展品对台面的压强
,展品对台面的压
强小于台面能承受的最大压强,故台面不会被压坏。
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(3)展品展示时,要求台面水平,请你简述一种检验台面
是否水平的方法。
可以用水平仪检测台面是否水平。
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2. 一箱某品牌酱油放在水
平地面上,如图所示。其包装箱上标识的
相关名词含义如下:“规格”是每瓶内酱油
的体积×包装箱内酱油的瓶数;“净重”是包
装箱内所装酱油的总质量;“毛重”是包装箱及其内部所有物
品的总质量;“体积”是包装箱的长度×宽度×高度。请根据包
装箱上标识的内容,取 ,通过计算回答:
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(1)该箱内所装酱油的密度是多少?
解:箱内共装12瓶酱油,酱油的总体积
,
该箱内所装酱油的密度
。
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(2)这箱酱油对地面的压强是多少?
这箱酱油对地面的压力
,受力面积
,这箱酱油对地
面的压强 。
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3.[2023·太仓期末] 如图所示是一种多
功能抑尘车(俗称雾炮车),该车空
载时的质量为 ,最大储水容积为
,装满水后车与地面的总接触面
(1)该车最多储水多少千克?
解:最多储水的体积 ,最多储水的质量
。
积为,,取 ,求:
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(2)装满水后,车与水的总重力大小。
装满水时总质量
,
车与水受到的总重力
。
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(3)装满水后,车对水平地面的压强大小。
雾炮车对水平地面的压力 ,雾炮车对水
平地面的压强 。
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4. 为节能减排,
建筑上普遍采用空心砖替代实心
砖。某空心砖的规格如图所示,
质量为 。若空心砖的实心部
(1)该空心砖的重力;
解:该空心砖的重力 。
分体积占总体积的。求: 取
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(2)该空心砖按图示放置在水面地面时对地面的压强;
受力面积 ,空心砖
对地面的压强 。
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(3)该砖块材料的密度。
该砖块的总体积
,
材料的密度
。
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5. 人工智能逐渐融入我们的生活。某餐厅的
送餐机器人的质量为 ,它有两只脚,每只脚与地面的接
触面积为。取
(1)求送餐机器人的重力;
解:送餐机器人受到的重力
。
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(2)送餐机器人的外壳是由玻璃钢材料制作的。有一小块
玻璃钢材料的质量为,体积为 ,求该材料的密度;
玻璃钢材料的密度
。
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(3)若送餐机器人托着 的物体,求此时机器人对地面的
压强。
若送餐机器人托着 的物体,物体受到的重力
,此时机器人对地面压
力 ,机器人对地面的压
强 。
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类型2 密度、压强、浮力的综合计算
6.[2024·乐山] 如图所示,实心均匀
圆柱体、底面积均为 的薄壁
圆柱形容器、 ,都放置在水平桌
面上,、、的高度均为 。
容器内装有水,容器 内装有油,各项参数如表所示。忽略
圆柱体吸附液体等次要因素,取 。
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(1)求圆柱体 的体积。
解:根据题中表格内参数可得圆柱体 的体积
。
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(2)将竖直缓慢放入中,静止时 漂浮在水面,求此时
圆柱体 受到的浮力。
漂浮在水面,则所受浮力与 的重力相等,即浮力大小
。
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(3)将竖直缓慢放入中,待 静止后,求油对容器底部的
压强。
参数 圆柱体 水 油
质量/ 90 120 81
密度/ 0.6 1 0.9
深度/ 4 3
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油的体积 ,圆
柱体的密度小于油的密度,假如 放入油中,
静止时处于漂浮状态,则所受浮力与 的重
力相等,由(2)可得浮力大小为
,则排开油的体积
,
因为,所以 不能漂浮在油中,
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在油中沉底,
,则此时油的深度
,
油对容器底的压强
。
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7.如图所示,台秤上放置一个装有适量水
的烧杯,已知烧杯和水的总质量为 ,
杯的底面积为 ,现将一个质量为
、体积为的实心物体 用细
线吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中
(烧杯厚度不计,水未溢出)。, 取
求:
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(1)物体 所受到的浮力。
解: ,
物体 受到的浮力
。
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(2)物体 一半浸入水中后,水对烧杯
底部压强增大了多少?
水对烧杯底的压力增加值大小等于浮力,
即 ,水对烧杯底部压强增
加值 。
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(3)物体 一半浸入水中后,烧杯对台
秤表面的压强。
,物体
一半浸入水中后,烧杯对台秤表面的压
力 ,故烧
杯对台秤表面的压强 。
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8.如图甲所示,将圆柱体从距水面某高度
缓慢下降,直至将圆柱体全部浸入水中,
整个过程中弹簧测力计示数 与圆柱体下
降高度 变化关系的图像如图乙。
,取
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(1)圆柱体受到的最大浮力是多少?
解:圆柱体受到的重力 ,当
后,弹簧测力计示数为 不变,
此时圆柱体浸没在水中,受到的浮力最大,
圆柱体受到的最大浮力 。
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(2)圆柱体的密度是多少?
圆柱体的体积
,圆柱体的质量
,圆柱体的密度
。
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(3)圆柱体的底面积是多少?若将圆柱体全部浸入另一种
液体中,弹簧测力计示数为 ,则该液体的密度是多少?
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由图像可知,当为 时,圆柱体刚接触水
面,当为 时,圆柱体全部浸入水中,
则圆柱体的高度 ,圆
柱体的底面积
,若
将圆柱体全部浸入另一种液体中,弹簧测力计示数为 ,圆
柱体所受浮力 ,液体的密度
。
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9.[2024·宿迁泗洪期末] 如图所示,某型号
的水陆两用坦克,它既能在陆地上行驶,
也能在水上航行。若该水陆两用坦克的总
质量是,每条履带的触地面积是
(坦克有两条履带),水上最大速度是 ,陆地上最
大速度是 ,在陆地上匀速行驶时阻力为坦克重的0.1。
(人与其他物体质量忽略,取 ,水的密度为
)
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(1)水陆两用坦克在陆地上以最大速度匀速直
线行驶时,坦克的牵引力是多少?
解:坦克受到的总重力
,坦克在陆
地上匀速行驶时受到的阻力
,坦克匀速行驶
时,坦克的牵引力与受到的阻力是一对平衡力,大小相等,
坦克的牵引力 。
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(2)水陆两用坦克停在水平地面上时,对
水平地面的压强是多大?
坦克停在水平地面上时,对地面的压力
,水陆两用坦克停在水
平地面上时,对水平地面的压强
。
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(3)水陆两用坦克在水上航行时,排开水的体积是多少?
坦克在水上航行时处于漂浮状态,坦克受到的浮力
,水陆两用坦克在水上航行时,排开水
的体积 。
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10. 多雨季节,城市内涝时有
发生,排涝抢险作业越来越被重视,但在排涝
作业中,需要抢险人员涉水作业,其中存在着
工作强度大和安全隐患多的问题。如图是某款水陆两栖排涝
机器人,该机器人可无线遥控控制,能达到涵洞、地下室等
抢险人员不便到达的地方,当水深达到一定程度,该机器人
还可以漂浮在水面上进行排水作业。 ,
取
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(1)该机器人的总质量为 ,轮子与水
平地面接触的总面积为 ,则该机器人行
驶时对水平地面的压强是多少?
解:机器人行驶时对地面的压力
,机器人行
驶时对水平地面的压强 。
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(2)该机器人两侧各装有一个浮箱,可使
该机器人在深水中时能漂浮在水面上进行排
水作业,漂浮时浮箱浸没在水中,机器人除
浮箱外有浸入水中,每个浮箱的质量为 ,制成
浮箱的材料的密度为 ,则漂浮时,该机器人排
开水的总体积为多少?每个浮箱空心部分体积为多少?
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机器人漂浮时所受浮力
, 机器人排开水的体积
,
每个浮箱的体积 ,浮
箱材料体积
,每个浮
箱空心部分体积
。
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11.[2024·无锡惠山区期末] 在南极考察中
使用的海洋破冰船(如图所示),针对
不同的冰层有不同的破冰方法。其中一
种破冰方法是接触冰面前,船全速航行,
船体大部分冲上冰面,就可以把冰压碎。(海水的密度取
,取 )
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(1)当破冰船航行在海面时,它的排水
体积约为 ,求船自身的重力;
解:船在海面上受到的浮力
,
因为船漂浮,所以船受到的重力 。
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(2)在一次破冰行动中,当船体冲到冰面上时,船的排水
体积减小为,船与冰层的接触面积为 ,求此时船
对冰层的压力和压强。
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船的排水体积减小为 ,所受浮力
,
船对冰层的压力
,
船对冰层的压强 。
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12.[2024·重庆改编] 如图甲所示,我国
自主建造重为 的导管架“海
基二号”需要用驳船运输到指定位置,安装在超过 深的
海域搭建石油开采平台。而亚洲最大驳船的最大载重只有
,该驳船可看作长、宽、高 的规则
长方体,其最大吃水深度为 。修造厂通过加宽驳船解决
了超重难题,如图乙所示是驳船加宽后的示意图,加宽后驳
船的最大吃水深度不变。, 取
求:
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(1)加宽前,驳船空载时排开水的体积。
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解:吃水深度最大时,
,
满载时所受浮力
,最大载重 ,所以,船体自重
,空载
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时所受浮力 ,加宽前,驳船空载时排
开水的体积 。
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(2)若驳船体积每增加,自重增加 ,为了
安全装载“海基二号”,驳船总宽度至少应增加多少;请你另
外设计一种改装驳船的方法(只说方法,不计算)。
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若把导管架“海基二号”放入驳船中,需
增加的排开水的体积
,
驳船体积每增加,自重增加 ,设宽度的增加
量为,则满载时排水量增加了 ,自重就
增加了 ,则
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,
解得宽度增加量 。由上述方
法可知,还可以采用将驳船加长的方法。
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$$