内容正文:
专题01 期中的计算题(新教材)
考点1 直接求浮力
考点2 密度、浮力有关公式变形
考点3 密度图像题
考点4 图形中深度的理解—求压强、压力
考点5 容器装水求压强、压力问题
考点6 压强与浮力在实际生活、科技中的应用
考点7 规则柱体压强的综合应用(提高题,非压轴)
考点8 称重法测浮力、浮力与深度的关系图像
考点9 浮沉条件的有关计
考点10 压轴题—小球入水引起液体压强的变化
考点11(补) 固体压强—网格问题
考点1 直接求浮力
1.将体积为2×10-4m3的物体浸入水中,求:物体所受到的浮力F浮。
【答案】1.96N
【详解】物体浸没在水中,则排开水的体积
物体所受的浮力
2.体积为5×10-3米3的立方体铁块,用细线系着浸没在水中,求铁块受到的浮力为多大?
【答案】49N
【详解】解:因为浸没在水中,所以
铁块受到的浮力为
答:铁块受到的浮力为49N。
考点2 密度、浮力有关公式变形
3.在某容器装满水时,水的质量为2千克,而装满某液体时,该液体的质量为2.2千克。求:
(1)容器中水的体积V;
(2)该液体的密度液。
【答案】(1)2×10-3m3;(2)1.1×103kg/m3
【详解】解:(1)容器中水的体积
(2)装满某液体,液体的体积
V液=V=2×10-3m3
该液体的密度
答:(1)容器中水的体积是2×10-3m3;
(2)该液体的密度是1.1×103kg/m3。
4.一实心铜块质量为8.9 kg,浸没在水中,求:()
(1)铜块的体积。
(2)它受到的浮力。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)铜块的体积
(2)因为铜块浸没在水中,所以
铜块受到的浮力
5.一质量为0.2kg的苹果静止在图所示位置。求:
(1)苹果受到的浮力F浮;
(2)苹果排开水的体积V排。
【答案】(1)2N
(2)2×10-4m3
【详解】(1)苹果受到的重力为
G=mg=0.2kg×10N/kg=2N因苹果漂浮,故苹果受到的浮力
F浮=G=2N
(2)由F浮=ρ液V排g可得苹果排开水的体积
6.重为8牛的物体,其体积为1×10−3米3,用手把它浸没在水中。求:
①该物体所受浮力F浮的大小;
②放手瞬间,该物体所受合力F合的大小及方向。
【答案】①9.8N;②1.8牛,竖直向上
【详解】解:①由题意可知,物体完全浸没在水中,所以
根据阿基米得原理可得
②完全浸没在水中的物体放手后会向上运动,在水中受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力,合力大小为
合力方向竖直向上。
答:①物体所受浮力F浮的大小为9.8N;
②放手瞬间,该物体所受合力F合的大小为1.8N及方向向上。
考点3 密度图像题
7.气凝胶是一种固体物质形态,世界上密度最小的固体,如图甲所示。是一种在航天领域广泛使用的新材料,如图乙所示是某种气凝胶质量与体积的关系图像,求:
(1)气凝胶的密度为多少;
(2)假设建造一座宇宙空间站需使用气凝胶,则这些气凝胶的质量是多少kg?
【答案】(1);(2)
【详解】解:(1)根据图乙,气凝胶的密度为
(2)建造一座宇宙空间站使用气凝胶体积为,密度不变,由密度公式可得,这些气凝胶的质量是
答:(1)气凝胶的密度为4;
(2)建造一座的宇宙空间站的质量是1600kg。
8.如图所示为物质的质量﹣体积图像,请根据图像信息计算:
(1)甲物质的密度是多少kg/m3?
(2)甲物质的密度是乙物质的密度的多少倍?
(3)体积为10m3的甲物质,质量是多少吨?质量为1.8g的乙物质,体积是多少cm3?
【答案】(1)2.7×103kg/m3;(2)3倍;(3)27t,2cm3
【详解】解:(1)由图象可知,当甲物质的体积是1cm3时,其质量是2.7g,则甲物质的密度
(2)由图象可知,当乙质量为2.7g时,体积为3cm3,乙物质的密度为
甲乙两种物体的密度比为
所以,甲物质的密度是乙物质的密度的3倍。
(3)当体积为10m3时,甲的质量
当质量为1.8g时,乙的体积为
答:(1)甲的密度为2.7×103kg/m3;
(2)甲的密度是乙的3倍;
(3)当体积为10m3时,甲物质的质量为27t;当质量为1.8g时,乙物质的体积为2cm3。
考点4 图形中深度的理解—求压强、压力
9.如图一容器重10N,上部是一棱长为0.1m的立方体,下部是一个棱长为0.2m的立方体。装满水置于水平桌面上,(g=10N/kg) 求∶
(1)容器中的水重力?
(2)水对容器底部的压力?
(3)水对A点的压强?
(4)容器对桌面的压强?
【答案】(1)90N;(2)120N;(3)1000Pa;(4)2500Pa
【详解】解:(1)由题意可知,水的总体积等于容器的总容积,为
则容器中的水重力为
(2)容器的深度为
则水对容器底的压强为
水对容器底部的压力为
(3)水对A点的压强为
(4)容器对桌面的压力大小等于容器与水的总重力,为
容器对桌面的压强为
答:(1)容器中的水重力为90N;
(2)水对容器底部的压力为120N;
(3)水对A点的压强为1000Pa;
(4)容器对桌面的压强为2500Pa。
10.如图所示,在质量为1kg的容器内装有5kg的水,容器底面积为100,容器放在水平桌面上,桌面面积为0.9,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,求:
(1)水对A点的压强;
(2)水对容器底的压强;
(3)水对容器底的压力。
【答案】(1);(2)1×104Pa;(3)100N
【详解】解:(1)水对A点的压强
(2)水对容器底的压强
(3)水对容器底的压力
答:(1)水对A点的压强为6.5×103Pa;
(2)水对容器底的压强为1×104Pa;
(3)水对容器底的压力为100N。
11.如图,质量为300g的薄壁容器放在水平地面上,容器底面积为200cm2,内装2.7kg的水,已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3(g取10N/kg)。求:
(1)容器中的水在A点产生的压强;
(2)水对容底部的压力;
(3)容器对水平地面的压强。
【答案】(1)
(2)140N
(3)1500
【详解】(1)由图可知,A点的深度为
容器中的水在A点产生的压强
(2)水对容底部的压强
水对容底部的压力
(3)容器对水平地面的压强
12.如图所示,放在水平桌面上的容器重为5N,底面积为100cm2,该容器内装满水,水的质量为1.1kg。容器上有一个横截面积为1×10-3m2的塞子,已知容器高度h1=20cm,容器底部到塞子的高度h2=5cm。求:
(1)容器对桌面的压强;
(2)若某处受到水的压强为1800Pa,则该处的深度;
(3)水对塞子的压力。
【答案】(1);(2)0.18m;(3)1.5N
【详解】解:(1)水的重力
容器对桌面的压力
容器对桌面的压强
(2)根据可知,某处受到水的压强为1800Pa,则该处的深度
(3)塞子处水的深度
塞子处水的压强
水对塞子的压力
答:(1)容器对桌面的压强为1600Pa;
(2)该处的深度为0.18m;
(3)水对塞子的压力为1.5N。
13.“木桶理论”告诉我们:一只木桶能装多少水,只取决于桶壁上最短的那块木板,如图所示,已知桶壁上最长的木板长0.5m,最短的木板长0.2m,桶底内部底面积,空桶的质量3kg(忽略圆桶外壁的厚度,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)。求:
(1)空桶所受到的重力为多少;
(2)当桶装足够多的水时,桶底受到水的压强;
(3)当桶装足够多的水时,桶底受到水的压力。
【答案】(1)30N;(2);(3)100N
【详解】解:(1)根据G=mg可得,空桶所受到的重力为
(2)当桶装足够多的水时,水深h=0.2m,此时桶底受到水的压强为
(3)根据可得,当桶装足够多的水时,桶底受到水的压力为
答:(1)空桶所受到的重力为30N;
(2)当桶装足够多的水时,桶底受到水的压强为;
(3)当桶装足够多的水时,桶底受到水的压力为100N。
考点5 容器装水求压强、压力问题
14.重力大小为2牛、底面积为的某款平底薄壁容器放置在水平桌面中央,容器内装有10牛的水,水对容器底的压强为700帕。求:
(1)水对容器底压力的大小。
(2)容器对桌面的压强。
【答案】(1)
(2)
【解析】【小题1】已知水对容器底的压强,容器底面积。 根据压强公式,则水对容器底压力。
【小题2】容器对桌面的压力等于容器重力与水的重力之和,即
根据,容器对桌面的压强。
15.如图所示一平底茶壶的质量为400g,底面积为 ,内乘有0.6kg的水水深为10cm放在面积为1.5m2的水平桌面中央。(g取10N/kg)
(1)求水对杯底的压强。
(2)求杯底对桌面的压力。
【答案】(1);(2)10N
【详解】解:(1)水对杯底的压强
(2)杯底对桌面的压力
答:(1)水对杯底的压强为;
(2)杯底对桌面的压力为10N。
考点6 压强与浮力在实际生活、科技中的应用
16.2020年,我国的载人深潜器“蛟龙”号将按计划完成水深万米级海试。它有一个面积为的观察窗,当它在10000米深处时(海水的密度为,取),求:
(1)此处海水产生的压强;
(2)观察窗受到的海水压力。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)海水产生的压强为
(2)由可得观察窗受到的海水压力为
答:(1)此处海水产生的压强为;
(2)观察窗受到的海水压力为。
17.有一头大象的质量为4×103千克,每只脚掌接触地面的面积为5×102米2,如图,当它四足着地站立时。求:
① 大象对水平的地面的压力F;
② 大象对水平地面的压强p。
【答案】①3.92×104牛;②1.96×105帕
【详解】解:①如图,当它四足着地站立时,压力大小和重力大小相等,所以大象对水平的地面的压力F
F=G=mg=4103千克9.8牛/千克=3.92×104牛
②由题意可得,当它四足着地站立,则受力面积是
S=4×5×102米2= 0.2米2
大象对水平地面的压强p
答:① 大象对水平的地面的压力F是3.92×104牛;
② 大象对水平地面的压强p是1.96×105帕。
18.“智能平衡车”是一种新型的代步工具,如图所示,其车身质量约为10千克,重力为600牛的学生使用该“平衡车”在小区内行驶时,轮胎与地面的总接触面积为0.01米2,求:该学生使用“平衡车”在小区内行驶时,
①“平衡车”对地面的压力F;
②“平衡车”对地面的压强p。
【答案】①700N;②7×104Pa
【详解】解:①平衡车的重力
G车=m车g=10kg×10N/kg=100N
“平衡车”对地面的压力
F=G车+G学生=100N+600N=700N
②“平衡车”对地面的压强
答:①“平衡车”对地面的压力F为700N;
②“平衡车”对地面的压强p为7×104Pa。
19.目前,世界上能够制造潜水深度6000米潜水器的国家仅有中国、美国、日本、法国和俄罗斯,我国研制的“蛟龙号”潜水器曾经载人深潜7062米,创造了世界同类作业型潜水器最大下潜深度记录,取p海水=1.0103kg/m3,g=,求:
(1)在7000m的深度,潜水器受到的海水压强为多少?
(2)若“蛟龙号”上有一个0.005m2的观察窗,在7000m深度时观察窗受到的海水压力为多大?
【答案】(1)7×107Pa
(2)
【详解】(1)潜水器受到的海水压强为
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×7000m=7×107Pa
(2)由可得,观察窗受到的海水压力为
20.我国自主研发的水陆两栖飞机AG600首飞成功。某次起飞前,飞机静止在水平跑道上,总质量为51t,轮胎与跑道的总接触面积为求:
(1)飞机对跑道的压强是多少?
(2)飞机到达目的地降落后,漂浮在水面上,舱底某处距水面2m,此处有面积为0.6m²的舱门受到水的压力为多大?
【答案】(1)8.5×105Pa
(2)1.2×104N
【详解】(1)飞机对跑道的压力
飞机对跑道的压强是
(2)水对舱底的压强为
p2=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa面积为0.6m2的舱门受到水的压力为
21.如图是中国MBT2000型主战坦克。是中国北方工业公司(NORINCO)研制,生产的面向21世纪的新一代主战坦克。该坦克具有潜渡能力,战车全重50吨,高2m。若每条履带与地面的接触面积为2m2,请解答下列问题:(水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)该坦克在水平路面上行驶时,对地面的压强为多大?
(2)若坦克在深为6m的河流中潜渡时,在坦克顶部面积为0.8m2的舱门受到水的压力为多大?
【答案】(1)1.25×105Pa;(2)3.2×104N
【详解】解:(1)该坦克在水平路面上行驶时,对地面的压力等于坦克的重力,则坦克对地面的压强为
(2)坦克在深为6m的河流中潜渡时,因坦克高2m,所以坦克顶部在水下的深度为4m,在坦克顶部面积为0.8m2的舱门受到水的压力
答:(1)该坦克在水平路面上行驶时,对地面的压强为1.25×105Pa;
(2)在坦克顶部面积为0.8m2的舱门受到水的压力为3.2×104N。
考点7 规则柱体压强的综合应用(提高题,非压轴)
22.一质量为2 kg的砖块,放在水平地面上,砖块的长、宽、高如图所示。求:(g取9.8 N/kg)
(1)该砖的密度;
(2)该砖对地面产生的最大压强。
【答案】(1)2×103kg/m3
(2)3.92×103Pa
【详解】(1)砖的体积
砖块的密度
(2)该砖块对地面的压力一定,要使砖对地面产生的压强最大,则砖与地面的接触面积要最小,即把砖竖立起来。最大压强
23.如图所示,甲、乙两个完全相同的薄壁圆柱形容器置于水平面上,容器的质量为0.2千克、底面积为米。甲中盛有水,乙中盛有酒精(千克/米),水和酒精对容器底部的压强相等。
(1)若甲中水的质量为1.8千克,求水的体积V和甲容器对水平面的压强p。
(2)求距容器底部0.1米的A、B处,水和酒精压强的差值。
【答案】(1), 2000Pa;(2)200Pa
【详解】解:(1)水的质量
水的密度是
则水的体积
甲容器对水平面的压力大小等于容器的重力与水的重力之和,即
则甲容器对水平面的压强
(2)水的深度
因为水和酒精对容器底部的压强相等,则水对容器底部的压强
根据液体压强公式可得,酒精的深度
则距容器底部0.1m的A处的压强
B处的压强
所以,差值
答:(1)水的体积为,甲容器对水平面的压强为2000Pa;
(2)距容器底部0.1米的A、B处,水和酒精压强的差值为200Pa。
24.如图所示,质量均为0.4千克的薄壁圆柱形容器A和B放在水平地面上,底面积分别为2×10﹣2米2和1×10﹣2米2。容器A中盛有0.1米高的水,容器B中盛有质量为1.6千克的酒精。(ρ酒精=0.8×103千克/米3)求:
(1)容器A中水对容器底的压强p水;
(2)容器B中酒精的体积V酒精;
(3)容器B对水平地面的压强pB。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)容器A中水对容器底的压强为
(2)容器B中酒精的体积为
(3)容器B对水平地面的压力为
则容器B对水平地面的压强为
考点8 称重法测浮力、浮力与深度的关系图像
25.如图所示,水平桌面上玻璃杯中装有适量的水。将质量为1.2kg的金属球挂在弹簧测力计的挂钩上,手提弹簧测力计使金属球浸没在水中,静止时弹簧测力计的示数为9.6N。(g取10N/kg)求:
(1)金属球所受到的重力;
(2)金属球所受到的浮力。
【答案】(1)12N;(2)2.4N
【详解】解:(1)质量为1.2kg的金属球受到的重力
G=mg=1.2kg×10N/kg=12N
(2)金属球浸没在水中,静止时弹簧测力计的示数为9.6N,则金属球所受到的浮力
F浮=G-F拉=12N-9.6N=2.4N
答:(1)金属球所受到的重力为12N;
(2)金属球所受到的浮力为2.4N。
26.用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示。由此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块始终未与容器接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数下与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示。(已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)物块重力;
(2)物块完全浸没在水中时受到的浮力;
(3)物块刚好浸没时,水对物块下表面的压强。
【答案】(1)8N;(2)4N;(3)400Pa
【详解】解(1)由图像可知,弹簧测力计的最大示数,此时物块未浸入水中,物块重力等于最大示数,即
G=F最大=8N
(2)由图像可知,物块浸没在水中时弹簧测力计的示数为4N,由称重法可知,物块完全浸没在水中时受到的浮力
(3)由图像可知,实心物块刚浸没时下表面所处的深度
h=4cm=0.04m
则实心物块刚浸没时下表面受到的液体压强
答:(1)物块重力为8N。
(2)物块完全浸没在水中时受到的浮力为4N。
(3)物块刚好浸没时,水对物块下表面的压强为400Pa。
考点9 浮沉条件的有关计算
27.将一个质量为300g、体积为500cm3的小球浸没在酒精中,已知ρ酒精=0.8×103kg/m3,g取10N/kg。问:
(1)小球受到的浮力是多少?
(2)小球在酒精中是上浮还是下沉?
(3)最后小球静止时,受到的浮力是多少?
【答案】(1)
(2)上浮的
(3)
【详解】(1)小球浸没时,排开酒精的体积和本身的体积相等,根据阿基米德原理可知,小球受到的浮力
(2)小球的重力G=mg=0.3kg×10N/kg=3N
小球受到的浮力大于它的重力,所以小球在酒精中是上浮的。
(3)小球静止时,处于漂浮状态,则小球受到的浮力
28.如图所示的是小凡同学测量体积为的长方体木块的密度时的情景。请仔细观察图中的信息,解答下列问题。(g取)
(1)求木块受到的浮力。
(2)求木块的密度。
(3)木块漂浮时,其下表面浸在水中的深度为4cm。求此时木块下表面受到水的压强。
【答案】(1)0.05N
(2)
(3)400Pa
【详解】(1)由图中信息可知,量筒中原来水的体积,放入木块后,水面对应的刻度,木块排开水的体积为
由阿基米德原理可知,木块受到的浮力为
(2)木块漂浮在水面上,木块受到的重力等于其受到的浮力为
木块的密度为
(3)木块下表面浸在水中的深度为4cm时,木块下表面受到水的压强为
29.装满水的溢水杯放置在水平桌面上,水的总深度为20cm,杯口放置一个空的小烧杯,如图甲所示。将重力为3N的物体A挂在已调好的弹簧测力计的挂钩上,并将物体A完全浸没在水中静止,如图乙所示,测得溢出水的质量为0.1kg。(,取)求:
(1)物体A完全浸没后,水对杯底的压强;
(2)物体A的体积;
(3)弹簧测力计的示数。
【答案】(1);(2);(2)2N
【详解】解:(1)物体A完全浸没后,水仍是满的,水对杯底的压强
(2)物体在水中受到的浮力等于排开水受到的重力,所以浮力为
排开液体的体积等于物体A的体积,故A的体积为
(3)A静止,受力平衡,受到的拉力为
即测力计的示数为2N。
答:(1)物体A完全浸没后,水对杯底的压强为;
(2)物体A的体积为;
(3)弹簧测力计的示数为2N。
30.如图所示,甲烧杯中液体的密度为1×103kg/m3,物块P的重力为1N,漂浮在液体中实心小球Q的体积为30cm3,露出液面的体积为总体积的五分之一。乙烧杯中Q悬浮、P沉底,如图。已知g取10N/kg。请完成下列问题:
(1)甲图中小球Q受到的浮力大小为多少N?
(2)液体乙的密度为多少kg/m3?
(3)物块P在乙液体中受到的浮力为多少N?
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)小球Q在甲液体中排开的体积
小球Q在甲液体中受到的浮力
(2)Q在甲液体中漂浮、在乙液体中悬浮,受到的浮力相等,都等于Q的重力,即
Q在乙液体中悬浮,则
由可得液体乙的密度:
(3)由可得,物块P的质量
P在甲液体中悬浮,则P的密度等于甲液体的密度
由可得,物块P的体积
物块P在乙液体中沉底,则物块P排开乙液体的体积
物块P在乙液体中受到的浮力
考点10 压轴题—小球入水引起液体压强的变化
31.薄壁圆柱形容器放置于水平面上,容器重为0.2牛,底面积为2×102米2,其内盛有1千克的水.现将一体积为1×104米3的实心均匀小球浸没在该容器的水中,放入前后水对容器底部压强变化量p水及容器对水平面的压强变化量p地如下表所示.求:
(1)通过计算判断液体是否溢出,若有请计算G溢,若没有请说明理由.
(2)小球的密度ρ.
【答案】(1)0.98牛;(2)5×103千克/米3
【详解】(1)由题可知.实心球放入前后水对容器底的压强变化量0帕.在放入实心球前水是满的,所以球浸没后排开水的体积就是球的体积.即g1.0kg/0.98N.所以溢出的水重是0.98N.
(2)由题意可知,将小球浸没在该容器的水中后,容器对桌面的压力变化量等于小球的重力减去溢出水的重力,即即可得:△F=△p液S=ρ物gV物−ρ水gV溢,即196Pa×2×10−2m2=ρ物×9.8N/kg×1×10−4m3−1×103kg/m3×9.8N/kg×1×10−4m3,解得,ρ物=5×103kg/m3.
32.如图所示,薄壁轻质柱形容器置于水平地面上,其底面积为2×10-2米2,高度为0.5米,容器中盛有水的深度为0.3米。求:
(1)水的质量m水;
(2)水对容器底部的压强p水;
(3)现将一个密度ρ为2×103千克/米3的物体浸没在容器里的水中,若使容器对地面压强p容的增加量∆p容=6.86×103帕,求物体体积V。
【答案】(1)6kg
(2)2940Pa
(3)1×10﹣2米3
【详解】(1)水的质量为
(2)水对容器底部的压强为
(3)若水无溢出时,此时容器增加的重力为
此时物体的体积为
而容器中空余的体积为
所以有溢出,则可得
带入数据为
解得V=1×10﹣2米3。
33.将底面积为2×10﹣2米2、盛有深度为0.3米水的薄壁轻质圆柱形容器放置在水平地面上.求:
△P容(帕)
△P水(帕)
980
0
①水的质量m水.
②水对容器底部的压强p水.
③现将一体积为1×10﹣3米3实心均匀小球直接放入该容器后,小球浸没并静止在容器底,分别测得小球放入前后容器对水平地面的压强变化量△p容及水对容器底部的压强变化量△p水,如表所示,计算小球的密度.
【答案】(1)6 千克(2)2.94×103 帕(3)3×103 千克/米 3
【分析】根据液体压强的公式,及密度公式据此分析.
【详解】(1)m水=水V水=1kg/20.3m=6kg.
(2)=g=1.0kg/9.8N/kg0.3m=2.94
(3)由于水对容器底部的压强变化量Δp 水=0,所以小球浸没后,容器中的水溢出
==
=+=+1kg/=3kg/.
34.如图所示,底面积为2×102米2的圆柱形平底薄壁水槽放在水平地面上,一装有金属球的小盆漂浮在水槽的水面上,小盆的质量为1千克,金属球的质量为1.6千克,金属球的体积为0.2×103米3。
(1)若把金属球从盆中拿出并放入水槽中后,小球沉入水底,求容器对水平地面压强的变化量。
(2)求水对水槽底部的压强变化量。
【答案】(1)0
(2)686Pa
【详解】(1)容器对水平地面压力等于容器、水、小盆和球的总重力,把金属球从盆中拿出并放入水槽中后,总重力不变,对水平地面的压力不变,受力面积不变,故压强不变,所以容器对水平地面压强的变化量为零。
(2)装有金属球的小盆漂浮在水槽的水面上,浮力
F浮=G盆+G球
拿出小球沉入水底时,小盆漂浮在水槽的水面上,浮力
F浮′=F浮盆+F浮球=G盆+ρ水gV球
浮力变化量
ΔF水=F浮-F浮′=G盆+G球-(G盆+ρ水gV球)=G球-ρ水gV球=m球g-ρ水gV球=1.6kg×9.8N/kg-1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2×10-3m3=13.72N
水槽底部受到水的压力变化量等于浮力变化量,水对水槽底部的压强变化量
35.如图所示,底面积不同、高度相同的A、B圆柱形轻质、薄壁容器放在水平地面上,分别盛有高度相同的水和液体乙。液体乙的密度为1.5×103千克/米3,A、B容器底面积分别为3×10-2米2和2×10-2米2,将质量为3千克的物块先后浸没在水和液体乙中。下表为放入物块前后两容器底部受到液体的压力。
放入前
放入后
水对容器A底部的压力(牛)
29.4
39.2
液体乙对容器B底部的压力(牛)
F乙
39.2
(1)求放入物块前,液体乙对容器底部的压力F乙;
(2)求该物块密度的最大值ρ物max。
【答案】(1)29.4牛
(2)3×103千克/米3
【详解】(1)放入物块前,水对容器底部的压强为
则水的深度为
两容器中,盛有高度相同的水和液体乙,则乙液体的深度为
液体乙对容器底部的压强为
液体乙对容器底部的压力为
(2)若物块浸没在水和液体乙中均不溢出, 因为,所以
即
因为放入前h水=h乙,所以h水后<h乙后,而放入后
即
解得
前后矛盾,可推出乙液体有溢出,则物体的体积为
该物块密度的最大值是
考点11(补) 固体压强—网格问题
1.“业余侦探”小星发现两个并拢的“可疑”鞋印。为了估测人的体重,在方格纸上描下一只鞋底接触地面部分的轮廓如图,图中每个小方格的面积是5cm2.,每只鞋底接触地面部分共30格。为了测量压强,在紧挨鞋印旁边地面用压力测力计竖直向下压一薄垫片,垫片的重力不计,与地面接触的面积是10cm2,当垫片下陷的深度与鞋印的深度相同时,测力计读数是20N。根据以上数据,试求(g取10N/kg):
(1)垫片对地面的压强;
(2)人的体重多少牛?
【答案】(1)2×104Pa;
(2)600N
【详解】(1)垫片对地面的压力是20N,与地面接触的面积是10cm2,由可知,垫片对地面的压强
(2)图中每个小方格的面积是5cm2.,每只鞋底接触地面部分共30格,则两只鞋与地面的接触面积
由可知,人的体重
2.一头大象的质量是4t,在水平地面上铺一张方格纸,大象站在纸上时留下的一只脚印如图所示。图中每个小方格的面积为25cm2.数方格数时,超过半格的算一格,不足半格的忽略不计。大象四只脚底的面积视作相等。求:(g取10N/kg)
(1)大象受到重力的大小;
(2)大象四只脚底的面积;
(3)大象四脚站立时对地面的压强大小。
【答案】(1)4×104N;(2)0.2m2;(3)2×105Pa
【详解】解:(1)大象的重力
G=mg=4000kg×10N/kg=4×104N(2)图中接触整个方格的个数加上超过半格的个数共计20个,大象一只脚底的面积为
S底=25cm2×20=500cm2=0.05m2大象四只脚底的面积
S=4S底=4×0.05m2=0.2m2(3)大象四脚站立时对水平地面的压力
F=G=4×104N对地面的压强
答:(1)大象受到重力的大小为4×104N;
(2)大象一只脚底的面积为0.2m2;
(3)大象四脚站立时对地面的压强大小为2×105Pa。
3.湖北神农架科学考察队在丛林深处松软平整的泥地上发现“野人”行走时留下的新鲜脚印,队员小明用方格纸描下了“野人”的脚印,如图所示,并测出“野人”每只脚的面积为400cm2,脚印深3cm。为了估测“野人”的质量,小明从背包中拿出一个边长为5cm的正方体铝块,放在“野人”脚印旁的相同的水平泥地上,并在铝块上面加岩石块,当铝块陷入泥中的深度也正好为3cm时,用测力计测出铝块和岩石块的总重为70N。
(1)求此时铝块对水平泥地面的压强为多少Pa?
(2)据此小明算出“野人”的质量应为多少kg?
【答案】(1)2.8×104Pa;(2)112kg
【详解】解:(1)铝块对水平泥地面的压力为
F=G铝=70N
铝与水平泥地面的接触面积为
S铝=(5cm)2=25cm2=2.5×10-3m2
铝块对水平泥地面的压强为
(2)因为野人和铝块陷入同一水平泥地面中的深度相同,故压强相等,行走时,“野人”的脚与水平泥地面的接触面积等于一只脚的面积,故“野人”对水平泥地面的压力为
F1=pS1=2.8×104Pa×400×10-4m2=1120N
“野人”的重力
G人=F1=1120N
“野人”的质量
答:(1)求此时铝块对水平泥地面的压强为2.8×104Pa;
(2)据此小明算出“野人”的质量应为112kg。
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专题01 期中的计算题(新教材)
考点1 直接求浮力
考点2 密度、浮力有关公式变形
考点3 密度图像题
考点4 图形中深度的理解—求压强、压力
考点5 容器装水求压强、压力问题
考点6 压强与浮力在实际生活、科技中的应用
考点7 规则柱体压强的综合应用(提高题,非压轴)
考点8 称重法测浮力、浮力与深度的关系图像
考点9 浮沉条件的有关计
考点10 压轴题—小球入水引起液体压强的变化
考点11(补) 固体压强—网格问题
考点1 直接求浮力
1.将体积为2×10-4m3的物体浸入水中,求:物体所受到的浮力F浮。
2.体积为5×10-3米3的立方体铁块,用细线系着浸没在水中,求铁块受到的浮力为多大?
考点2 密度、浮力有关公式变形
3.在某容器装满水时,水的质量为2千克,而装满某液体时,该液体的质量为2.2千克。求:
(1)容器中水的体积V;
(2)该液体的密度液。
4.一实心铜块质量为8.9 kg,浸没在水中,求:()
(1)铜块的体积。
(2)它受到的浮力。
5.一质量为0.2kg的苹果静止在图所示位置。求:
(1)苹果受到的浮力F浮;
(2)苹果排开水的体积V排。
6.重为8牛的物体,其体积为1×10−3米3,用手把它浸没在水中。求:
①该物体所受浮力F浮的大小;
②放手瞬间,该物体所受合力F合的大小及方向。
考点3 密度图像题
7.气凝胶是一种固体物质形态,世界上密度最小的固体,如图甲所示。是一种在航天领域广泛使用的新材料,如图乙所示是某种气凝胶质量与体积的关系图像,求:
(1)气凝胶的密度为多少;
(2)假设建造一座宇宙空间站需使用气凝胶,则这些气凝胶的质量是多少kg?
8.如图所示为物质的质量﹣体积图像,请根据图像信息计算:
(1)甲物质的密度是多少kg/m3?
(2)甲物质的密度是乙物质的密度的多少倍?
(3)体积为10m3的甲物质,质量是多少吨?质量为1.8g的乙物质,体积是多少cm3?
考点4 图形中深度的理解—求压强、压力
9.如图一容器重10N,上部是一棱长为0.1m的立方体,下部是一个棱长为0.2m的立方体。装满水置于水平桌面上,(g=10N/kg) 求∶
(1)容器中的水重力?
(2)水对容器底部的压力?
(3)水对A点的压强?
(4)容器对桌面的压强?
10.如图所示,在质量为1kg的容器内装有5kg的水,容器底面积为100,容器放在水平桌面上,桌面面积为0.9,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,求:
(1)水对A点的压强;
(2)水对容器底的压强;
(3)水对容器底的压力。
11.如图,质量为300g的薄壁容器放在水平地面上,容器底面积为200cm2,内装2.7kg的水,已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3(g取10N/kg)。求:
(1)容器中的水在A点产生的压强;
(2)水对容底部的压力;
(3)容器对水平地面的压强。
12.如图所示,放在水平桌面上的容器重为5N,底面积为100cm2,该容器内装满水,水的质量为1.1kg。容器上有一个横截面积为1×10-3m2的塞子,已知容器高度h1=20cm,容器底部到塞子的高度h2=5cm。求:
(1)容器对桌面的压强;
(2)若某处受到水的压强为1800Pa,则该处的深度;
(3)水对塞子的压力。
考点5 容器装水求压强、压力问题
13.“木桶理论”告诉我们:一只木桶能装多少水,只取决于桶壁上最短的那块木板,如图所示,已知桶壁上最长的木板长0.5m,最短的木板长0.2m,桶底内部底面积,空桶的质量3kg(忽略圆桶外壁的厚度,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)。求:
(1)空桶所受到的重力为多少;
(2)当桶装足够多的水时,桶底受到水的压强;
(3)当桶装足够多的水时,桶底受到水的压力。
14.重力大小为2牛、底面积为的某款平底薄壁容器放置在水平桌面中央,容器内装有10牛的水,水对容器底的压强为700帕。求:
(1)水对容器底压力的大小。
(2)容器对桌面的压强。
15.如图所示一平底茶壶的质量为400g,底面积为 ,内乘有0.6kg的水水深为10cm放在面积为1.5m2的水平桌面中央。(g取10N/kg)
(1)求水对杯底的压强。
(2)求杯底对桌面的压力。
考点6 压强与浮力在实际生活、科技中的应用
16.2020年,我国的载人深潜器“蛟龙”号将按计划完成水深万米级海试。它有一个面积为的观察窗,当它在10000米深处时(海水的密度为,取),求:
(1)此处海水产生的压强;
(2)观察窗受到的海水压力。
17.有一头大象的质量为4×103千克,每只脚掌接触地面的面积为5×102米2,如图,当它四足着地站立时。求:
① 大象对水平的地面的压力F;
② 大象对水平地面的压强p。
18.“智能平衡车”是一种新型的代步工具,如图所示,其车身质量约为10千克,重力为600牛的学生使用该“平衡车”在小区内行驶时,轮胎与地面的总接触面积为0.01米2,求:该学生使用“平衡车”在小区内行驶时,
①“平衡车”对地面的压力F;
②“平衡车”对地面的压强p。
19.目前,世界上能够制造潜水深度6000米潜水器的国家仅有中国、美国、日本、法国和俄罗斯,我国研制的“蛟龙号”潜水器曾经载人深潜7062米,创造了世界同类作业型潜水器最大下潜深度记录,取p海水=1.0103kg/m3,g=,求:
(1)在7000m的深度,潜水器受到的海水压强为多少?
(2)若“蛟龙号”上有一个0.005m2的观察窗,在7000m深度时观察窗受到的海水压力为多大?
20.我国自主研发的水陆两栖飞机AG600首飞成功。某次起飞前,飞机静止在水平跑道上,总质量为51t,轮胎与跑道的总接触面积为求:
(1)飞机对跑道的压强是多少?
(2)飞机到达目的地降落后,漂浮在水面上,舱底某处距水面2m,此处有面积为0.6m²的舱门受到水的压力为多大?
21.如图是中国MBT2000型主战坦克。是中国北方工业公司(NORINCO)研制,生产的面向21世纪的新一代主战坦克。该坦克具有潜渡能力,战车全重50吨,高2m。若每条履带与地面的接触面积为2m2,请解答下列问题:(水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)该坦克在水平路面上行驶时,对地面的压强为多大?
(2)若坦克在深为6m的河流中潜渡时,在坦克顶部面积为0.8m2的舱门受到水的压力为多大?
考点7 规则柱体压强的综合应用(提高题,非压轴)
22.一质量为2 kg的砖块,放在水平地面上,砖块的长、宽、高如图所示。求:(g取9.8 N/kg)
(1)该砖的密度;
(2)该砖对地面产生的最大压强。
23.如图所示,甲、乙两个完全相同的薄壁圆柱形容器置于水平面上,容器的质量为0.2千克、底面积为米。甲中盛有水,乙中盛有酒精(千克/米),水和酒精对容器底部的压强相等。
(1)若甲中水的质量为1.8千克,求水的体积V和甲容器对水平面的压强p。
(2)求距容器底部0.1米的A、B处,水和酒精压强的差值。
24.如图所示,质量均为0.4千克的薄壁圆柱形容器A和B放在水平地面上,底面积分别为2×10﹣2米2和1×10﹣2米2。容器A中盛有0.1米高的水,容器B中盛有质量为1.6千克的酒精。(ρ酒精=0.8×103千克/米3)求:
(1)容器A中水对容器底的压强p水;
(2)容器B中酒精的体积V酒精;
(3)容器B对水平地面的压强pB。
考点8 称重法测浮力、浮力与深度的关系图像
25.如图所示,水平桌面上玻璃杯中装有适量的水。将质量为1.2kg的金属球挂在弹簧测力计的挂钩上,手提弹簧测力计使金属球浸没在水中,静止时弹簧测力计的示数为9.6N。(g取10N/kg)求:
(1)金属球所受到的重力;
(2)金属球所受到的浮力。
26.用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示。由此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块始终未与容器接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数下与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示。(已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)物块重力;
(2)物块完全浸没在水中时受到的浮力;
(3)物块刚好浸没时,水对物块下表面的压强。
考点9 浮沉条件的有关计算
27.将一个质量为300g、体积为500cm3的小球浸没在酒精中,已知ρ酒精=0.8×103kg/m3,g取10N/kg。问:
(1)小球受到的浮力是多少?
(2)小球在酒精中是上浮还是下沉?
(3)最后小球静止时,受到的浮力是多少?
28.如图所示的是小凡同学测量体积为的长方体木块的密度时的情景。请仔细观察图中的信息,解答下列问题。(g取)
(1)求木块受到的浮力。
(2)求木块的密度。
(3)木块漂浮时,其下表面浸在水中的深度为4cm。求此时木块下表面受到水的压强。
29.装满水的溢水杯放置在水平桌面上,水的总深度为20cm,杯口放置一个空的小烧杯,如图甲所示。将重力为3N的物体A挂在已调好的弹簧测力计的挂钩上,并将物体A完全浸没在水中静止,如图乙所示,测得溢出水的质量为0.1kg。(,取)求:
(1)物体A完全浸没后,水对杯底的压强;
(2)物体A的体积;
(3)弹簧测力计的示数。
30.如图所示,甲烧杯中液体的密度为1×103kg/m3,物块P的重力为1N,漂浮在液体中实心小球Q的体积为30cm3,露出液面的体积为总体积的五分之一。乙烧杯中Q悬浮、P沉底,如图。已知g取10N/kg。请完成下列问题:
(1)甲图中小球Q受到的浮力大小为多少N?
(2)液体乙的密度为多少kg/m3?
(3)物块P在乙液体中受到的浮力为多少N?
考点10 压轴题—小球入水引起液体压强的变化
31.薄壁圆柱形容器放置于水平面上,容器重为0.2牛,底面积为2×102米2,其内盛有1千克的水.现将一体积为1×104米3的实心均匀小球浸没在该容器的水中,放入前后水对容器底部压强变化量p水及容器对水平面的压强变化量p地如下表所示.求:
(1)通过计算判断液体是否溢出,若有请计算G溢,若没有请说明理由.
(2)小球的密度ρ.
32.如图所示,薄壁轻质柱形容器置于水平地面上,其底面积为2×10-2米2,高度为0.5米,容器中盛有水的深度为0.3米。求:
(1)水的质量m水;
(2)水对容器底部的压强p水;
(3)现将一个密度ρ为2×103千克/米3的物体浸没在容器里的水中,若使容器对地面压强p容的增加量∆p容=6.86×103帕,求物体体积V。
33.将底面积为2×10﹣2米2、盛有深度为0.3米水的薄壁轻质圆柱形容器放置在水平地面上.求:
△P容(帕)
△P水(帕)
980
0
①水的质量m水.
②水对容器底部的压强p水.
③现将一体积为1×10﹣3米3实心均匀小球直接放入该容器后,小球浸没并静止在容器底,分别测得小球放入前后容器对水平地面的压强变化量△p容及水对容器底部的压强变化量△p水,如表所示,计算小球的密度.
34.如图所示,底面积为2×102米2的圆柱形平底薄壁水槽放在水平地面上,一装有金属球的小盆漂浮在水槽的水面上,小盆的质量为1千克,金属球的质量为1.6千克,金属球的体积为0.2×103米3。
(1)若把金属球从盆中拿出并放入水槽中后,小球沉入水底,求容器对水平地面压强的变化量。
(2)求水对水槽底部的压强变化量。
35.如图所示,底面积不同、高度相同的A、B圆柱形轻质、薄壁容器放在水平地面上,分别盛有高度相同的水和液体乙。液体乙的密度为1.5×103千克/米3,A、B容器底面积分别为3×10-2米2和2×10-2米2,将质量为3千克的物块先后浸没在水和液体乙中。下表为放入物块前后两容器底部受到液体的压力。
放入前
放入后
水对容器A底部的压力(牛)
29.4
39.2
液体乙对容器B底部的压力(牛)
F乙
39.2
(1)求放入物块前,液体乙对容器底部的压力F乙;
(2)求该物块密度的最大值ρ物max。
考点11(补) 固体压强—网格问题
1.“业余侦探”小星发现两个并拢的“可疑”鞋印。为了估测人的体重,在方格纸上描下一只鞋底接触地面部分的轮廓如图,图中每个小方格的面积是5cm2.,每只鞋底接触地面部分共30格。为了测量压强,在紧挨鞋印旁边地面用压力测力计竖直向下压一薄垫片,垫片的重力不计,与地面接触的面积是10cm2,当垫片下陷的深度与鞋印的深度相同时,测力计读数是20N。根据以上数据,试求(g取10N/kg):
(1)垫片对地面的压强;
(2)人的体重多少牛?
2.一头大象的质量是4t,在水平地面上铺一张方格纸,大象站在纸上时留下的一只脚印如图所示。图中每个小方格的面积为25cm2.数方格数时,超过半格的算一格,不足半格的忽略不计。大象四只脚底的面积视作相等。求:(g取10N/kg)
(1)大象受到重力的大小;
(2)大象四只脚底的面积;
(3)大象四脚站立时对地面的压强大小。
3.湖北神农架科学考察队在丛林深处松软平整的泥地上发现“野人”行走时留下的新鲜脚印,队员小明用方格纸描下了“野人”的脚印,如图所示,并测出“野人”每只脚的面积为400cm2,脚印深3cm。为了估测“野人”的质量,小明从背包中拿出一个边长为5cm的正方体铝块,放在“野人”脚印旁的相同的水平泥地上,并在铝块上面加岩石块,当铝块陷入泥中的深度也正好为3cm时,用测力计测出铝块和岩石块的总重为70N。
(1)求此时铝块对水平泥地面的压强为多少Pa?
(2)据此小明算出“野人”的质量应为多少kg?
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