16 重难专项三 压强与浮力的综合计算-【智乐星中考·中考备战】2026年山东省中考物理讲练本PPT课件（沪科版 六三制）

1 2 3 类型1 物体浮沉状态下的综合计算 1.图甲是我国研制的深海载人潜水器“奋斗者”号,曾在马里亚纳海沟下潜深度突破1万米。图乙是潜水器的部分结构示意图,其底部装配有4块单块质量为0.5 t的可抛弃压载铁,载人舱为空心球体,除载人舱及部分电路设施外,其余部分与海水相通。已知“奋斗者”号满载时的总质量为36 t(含压载铁),其底部前端有三个面积约为0.2 m2的观察窗,海水的密度 ρ海水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。 4 (1)“奋斗者”号在10 000 m深处时受到海水的压强是多少? (2)“奋斗者”号在10 000 m深处时,每个观察窗所受海水的压力是多少? (3)“奋斗者”号抛掉2块压载铁后可以无动力匀速上浮,此时它排开海水的体积是多少?(假设“奋斗者”号沿竖直方向上浮,不计海水阻力) (4)在深海中,当“奋斗者”号需要回到水面时,需要通过抛掉压载铁实现上浮,而不能像潜水艇那样采用压缩空气的方式从水舱中向外排水的方法实现上浮,请你说明其原因。 5 【答案】解:(1)“奋斗者”号在10 000 m深处时受到海水的压强: p=ρ海水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10 000 m=1×108 Pa。 (2)根据p=可知,每个观察窗所受海水的压力:F=pS=1×108 Pa×0.2 m2=2×107 N。 6 (3)将其中两块压载铁抛掉后的质量: m'=m-Δm=36 t-2×0.5 t=35 t, “奋斗者”号沿竖直方向匀速上浮,不计海水阻力,此时“奋斗者”号受到的浮力:F浮=G=m'g=35×103 kg×10 N/kg=3.5×105 N, 排开海水的体积: V排===35 m3。 (4)深海中,海水的压强太大,无法用压缩空气的方法将水舱内的水压出。 7 2.(2025·济南历下一模)如图甲所示,潜水艇模型相邻两舱之间密封不连通,水舱与注射器通过塑料软管相连,推拉注射器活塞可以实现潜水艇的浮沉。此潜水艇的总体积是 650 cm3,所用材料的总质量是0.5 kg。如图乙所示,当水舱内没水时,该潜水艇漂浮在水槽的水面上; 在水舱内注入适量的水,该潜水艇会在水面下悬停。 g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3。当潜水艇在水面 下12 cm处悬停时,通过计算回答: (1)水槽内的水对潜水艇舱底的压强是多少? (2)该潜水艇受到的浮力是多少? (3)该潜水艇水舱内水的质量是多少? 8 【答案】解:(1)h=12 cm=0.12 m, 水槽内的水对潜水艇舱底的压强: p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.12 m=1.2×103 Pa。 (2)因为潜水艇在水面下悬停,所以潜水艇排开水的体积: V排=V=650 cm3=6.5×10-4 m3, 潜水艇受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6.5×10-4 m3=6.5 N。 9 (3)因为潜水艇悬浮在水中,所以G总=F浮=6.5 N, 潜水艇悬浮在水中时的总质量: m总===0.65 kg, 潜水艇水舱内水的质量: m水=m总-m艇=0.65 kg-0.5 kg=0.15 kg。 10 类型2 物体出入液体时的综合计算 3.(2025·滨州沾化二模)钛镁合金是一种工业产品,其突出特点是密度小、强度高,机械性能好,韧性和抗蚀性能很好,主要用于建筑材料的再加工。如图所示,一底面积为100 cm2的圆筒放在水平桌面上,筒内装有0.3 m深的水。现将一重18 N、体积为400 cm3的钛镁合金圆柱体悬挂于弹簧测力计下,使之从液面逐渐浸入直至浸没于水中。忽略圆筒的厚度,浸入过程中液体没有从筒中溢出,g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3,求: (1)钛镁合金的密度; (2)圆柱体浸没于水中时受到的浮力; (3)圆柱体浸没时水对圆筒底面的压强; (4)当圆柱体浸没时弹簧测力计的示数。 11 【答案】解:(1)由G=mg可知,钛镁合金的质量:m===1.8 kg, 根据ρ=可知,钛镁合金的密度: ρ===4.5×103 kg/m3。 (2)圆柱体浸没于水中时,V排=V=4×10-4 m3, 根据F浮=ρ液gV排可知,圆柱体浸没于水中时受到的浮力: F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4×10-4 m3=4 N。 12 (3)圆柱体浸没于水中时,水面升高的高度: Δh===4 cm=0.04 m, 此时水的深度h总=h+Δh=0.3 m+0.04 m=0.34 m, 水对圆筒底面的压强: p=ρ水gh总=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.34 m=3.4×103 Pa。 (4)圆柱体浸没时弹簧测力计的示数: F=G-F浮=18 N-4 N=14 N。 13 4.(2025·菏泽单县二模)如图甲所示,一长方体金属块在细绳竖直向上拉力的作用下从容器底开始竖直向上做匀速直线运动,速度v=5 cm/s,图乙是绳子拉力F随时间t变化的图像,其中t1=3 s(不考虑水的阻力,g取10 N/kg,ρ水=1×103 kg/m3)。则: (1)该金属块的质量有多大? (2)浸没在水中的金属块受到 的浮力有多大? (3)该金属块的密度是多少? (4)金属块在容器底时金属块上 表面受到水的压强是多少? 14 【答案】解:(1)当金属块在空气中时,金属块受到的重力与拉力是一对平衡力,大小相等,此时拉力最大,由图乙得,该金属块的重力为54 N,则金属块的质量: m===5.4 kg。 (2)由图乙得,金属块浸没在水中时,受到的拉力为34 N,则浸没在水中的金属块受到的浮力: F浮=G-F=54 N-34 N=20 N。 15 (3)金属块浸没在水中,排开水的体积等于金属块的体积,该金属块的体积: V=V排===2×10-3 m3, 金属块的密度:ρ金===2.7×103 kg/m3。 (4)根据题意,由图乙可知金属块浸没在水中的时间为3 s,金属块上表面到水面的距离为金属块浸没在水中时上升的高度:h=5 cm/s×3 s=15 cm, 则金属块在容器底时金属块上表面受到水的压强: p=ρ水gh=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.15 m=1 500 Pa。 16 类型3 物体多力平衡下的综合计算 5.(2025·枣庄薛城二模)我国的智能船舶“明远”号矿砂船最大载质量为40万吨,这么大的货船通过国际港口时,工作人员通常通过读取货船没入海水中的深度来测量载质量。物理小组根据这个原理,利用圆柱形玻璃杯制作出可测量物体质量的“浮力秤”。如图甲所示,玻璃杯底面积为80 cm2、质量为200 g,将未知质量的铁块放入玻璃杯中,静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5 cm。ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。 17 (1)求玻璃杯底面所受水的压力; (2)求铁块的质量; (3)此装置还可以作为密度计来测量未知液体的密度。如图乙所示,将空玻璃杯放入待测液体中,静止时浸入液体中的深度为2 cm,求待测液体的密度。 18 【答案】解:(1)静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5 cm,则玻璃杯底面所受水的压强: p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5.5×10-2 m=550 Pa, 由p=可知,玻璃杯底面所受水的压力: F=pS=550 Pa×80×10-4 m2=4.4 N。 19 (2)因玻璃杯上表面受到水的压力为零,下表面受到的压力F=4.4 N,则由压力差法F浮=F向上-F向下可知,玻璃杯受到水的浮力F浮=F=4.4 N,由图甲可知,装有铁块的玻璃杯在水中处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,玻璃杯和铁块的总重力G总=F浮=4.4 N,则铁块的重力:G铁=G总-G杯=4.4 N-0.2 kg×10 N/kg=2.4 N, 由G=mg可得铁块的质量: m铁===0.24 kg。 20 (3)将空玻璃杯放入待测液体中,空玻璃杯处于漂浮状态,由物体的浮沉条件可知,此时玻璃杯受到的浮力F浮'=G杯=2 N, 此时玻璃杯排开待测液体的体积: V排=Sh1=80×10-4 m2×2×10-2 m=1.6×10-4 m3, 由阿基米德原理可知待测液体的密度: ρ液===1.25×103 kg/m3。 21 6.(2025·聊城莘县一模)成成家新购置了一个底面积为500 cm2的长方形水缸,用来养殖她的宠物小乌龟,为了方便小乌龟的呼吸,成成在水缸中间放了一个底面积为100 cm2、高为5 cm的圆柱形塑料块。现在缓慢向水缸中注水,当水深为4 cm的时候,塑料块恰好开始漂浮。继续向水缸中注水,塑料块始终竖直,小乌龟可以随时爬到塑料块上方,每到这时塑料块的上表面刚好和水面相平,如图所示。已知水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求: 22 (1)塑料块恰好漂浮时,水缸底部受到水的压强; (2)继续向水缸中注水,当水深达到10 cm,小乌龟不在塑料块上时,塑料块受到的浮力大小; (3)塑料块的密度; (4)小乌龟的重力。 23 【答案】解:(1)塑料块恰好漂浮时,水缸底部受到水的压强: p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.04 m=400 Pa。 (2)根据阿基米德原理,当水深达到10 cm,小乌龟不在塑料块上时,塑料块受到的浮力: F浮=ρ水gV排=ρ水gS塑h浸=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10-2 m2×0.04 m=4 N。 24 (3)塑料块所受的重力G塑=F浮=4 N,塑料块的质量:m塑===0.4 kg, 塑料块的体积V塑=S塑h塑=10-2 m2×0.05 m=5×10-4 m3,塑料块的密度: ρ塑===0.8×103 kg/m3。 (4)小乌龟爬到塑料块上方时,塑料块的上表面刚好和水面相平,此时塑料块所受的浮力: F浮'=ρ水gV排'=ρ水gV塑=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5×10-4 m3=5 N, 小乌龟的重力:G龟=F浮'-G塑=5 N-4 N=1 N。 25 类型4 物体连接状态下的综合计算 7.(2025·泰安新泰一模)一底面积为200 cm2的平底薄壁圆柱形容器,装有适量的水放置在水平桌面上。将体积为600 cm3、重为4.2 N的物体A轻放入容器中,静止后水面的深度为10 cm,如图甲所示。若将一重为4.8 N的物体B用细绳系于A的下方,使A、B两物体恰好悬浮在水中,如图乙所示,不计绳重及其体积,水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求: (1)图甲中,水对容器底部的压力; (2)图甲中,物体A露出水面的体积; (3)物体B的密度。 26 【答案】解:(1)图甲中,水对容器底部的压强: p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10×10-2 m=1 000 Pa, 由p=可知,水对容器底部的压力: F=pS=1 000 Pa×200×10-4 m2=20 N。 27 (2)因为物体A漂浮在水中,物体A受到的浮力等于自身的重力,即F浮=GA=4.2 N, 由F浮=ρ液gV排得物体A排开液体的体积: V排===4.2×10-4 m3=420 cm3, 物体A露出水面的体积: V'=VA-V排=600 cm3-420 cm3=180 cm3。 28 (3)图乙物体A、B共同悬浮,此时 F浮'=GA+GB=4.2 N+4.8 N=9 N, 根据F浮=ρ液gV排得此时物体A、B排开水的总体积: V排'===9×10-4 m3, 由V排'=VA+VB得物体B的体积: VB=V排'-VA=9×10-4 m3-6×10-4 m3=3×10-4 m3, 根据G=mg=ρVg可得,4.8 N=ρBgVB=ρB×10 N/kg×3×10-4 m3,解得ρB=1.6×103 kg/m3。 29 8.(2025·日照莒县二模)某同学受“怀丙打捞铁牛”故事的启发,设计了如下“打捞”过程。如图甲,金属块A部分陷入淤泥内,轻质小船装有18 N的沙石,细绳将金属块A和小船紧连,细绳对小船的拉力为2 N,水面与船的上沿相平;将小船内所有沙石清除后,金属块A被拉出淤泥静止在水中,如图乙所示。已知金属块A的体积为2×10-4 m3,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,小船的质量忽略不计,细绳的质量和体积忽略不计。 30 (1)图甲中,金属块A上表面距离水面50 cm,求金属块A上表面受到的水的压强; (2)图甲中,求小船受到的浮力; (3)图乙中,小船有的体积露出水面,求此时小船所受的浮力; (4)金属块A的密度。 31 【答案】解:(1)金属块A上表面受到水的压强: p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×50×10-2 m=5×103 Pa。 (2)如图甲所示,小船受平衡力,受到了竖直向上的浮力,竖直向下的拉力和竖直向下的总重力,故小船受到的浮力F浮=G+F拉=18 N+2 N=20 N。 (3)图甲中,水面与船的上沿相平,小船刚刚浸没,此时小船所受的浮力F浮=ρ水gV=20 N。 图乙中小船所受的浮力: F浮'=ρ水gV排=ρ水g×(1-)V=×20 N=12 N。 32 (4)金属块浸没在水中,V排A=VA,图乙中金属块A所受的浮力: =ρ水gV排A=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-4 m3=2 N。 如图乙,小船内所有沙石清除后,将小船和金属块A当成一个整体,该整体受到了竖直向上的浮力: F浮总=F浮'+=12 N+2 N=14 N。 该整体处于静止状态,该整体受到了竖直向下的重力和竖直向上的浮力,而小船内所有沙石清除后,小船为轻质小船,故金属块A所受的重力GA=F浮总=14 N,金属块A的密度:ρA====7×103 kg/m3。 33 34 $