中考物理總復習 微專題二 壓強、浮力的綜合計算試題1

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微專題二　壓強、浮力的綜合計算 【專題概述】 壓強和浮力在以往的考試中計算是很難的，但課標對這方面的要求有所降低．盡管如此，它依舊是考查的重點．縱觀遼寧近年中考不難發(fā)現(xiàn)，有關壓強及浮力的綜合習題有儀器參與型、浮力改變型、懸拉平衡型、圖象分析型、實際應用型等． 【方法指導】 計算浮力的基本思路 (1)仔細審題，注意抓住隱含條件的關鍵詞，如浸入、浸沒、裝滿、未裝滿、溢出、未溢出、漂浮、懸浮、上浮、下沉等． (2)確定研究物體，并對物體進行受力分析(重力、浮力、拉力或壓力等)． (3)在受力分析的基礎上，列出關系式，漂浮或懸浮時F?。紾物；用線吊在液體中時：F?。紾－G示；被強制壓(按)入液體中時，F(xiàn)?。紾＋F(F為壓力或拉力)，若有幾個物體連接在一起，可以將它們視為一個整體進行研究． (4)把阿基米德原理公式或密度、重力的計算公式代入關系式，代入已知量解出未知量，這種思維方式不僅對較難題適用，對解較容易的浮力題也適用． 【分類訓練】 一、儀器參與型 1. (2016貴港)如圖所示，一個底面積為100 cm2，質量和壁厚均忽略不計的圓柱形溢水杯放在水平地面上，內裝960 g液體(液體在圖中未畫出)，把一個重量為135 g，密度為0.9 g/cm3的小球輕輕放入溢水杯中，小球靜止后，測得從溢水杯中溢出 50 cm3液體，溢水杯內剩余液體和小球的總質量為1 055 g(g＝10 N/kg)求： (1)放入小球前，溢水杯對水平地面的壓強； (2)小球在溢水杯的液體中靜止時受到的浮力； (3)放入小球后，液體對溢水杯底部的壓強． 解：(1)960 g液體的重力G＝mg＝0.96 kg10 N/kg＝9.6 N，因為容器質量忽略不計，所以放入小球前溢水杯對地面的壓力F＝G＝mg＝0.96 kg10 N/kg＝9.6 N，所以溢水杯對地面的壓強p＝＝＝960 Pa (2)放入小球后溢出液體50 cm3 ，溢出液體質量m＝960 g－(1 055 g－135 g)＝40 g， 所以此液體密度ρ＝＝＝0.8 g/cm3＝0.8103 kg/m3，由阿基米德原理F?。溅岩篻V排＝0.8103 kg/m310 N/kg5010－6 m3＝0.4 N (3)因為小球的密度大于液體的密度，小球沉入液體中，小球排開液體的體積就是小球的體積，所以液體和小球的總體積V＝V液＋V球＝＋50 cm3＝1 200 cm3，液體的深度h＝＝＝12 cm，所以液體壓強p＝ρgh＝0.8103 kg/m310 N/kg0.12 m＝960 Pa. 二、浮力改變型 2. (2016聊城A卷)如圖所示，放在水平面上的薄壁圓柱形容器，底面積為25 cm2，彈簧測力計的掛鉤上掛著重為3.9 N的金屬塊，現(xiàn)將金屬塊浸沒水中，容器內水面由20 cm上升到22 cm(g＝10 N/kg)．求： (1)金屬塊未放入水中時(如圖所示)，水對容器底的壓強； (2)金屬塊的密度； (3)金屬塊浸沒水中(未接觸容器底)靜止時，彈簧測力計的示數(shù)； (4)緩慢勻速提升金屬塊使其上升10 cm，金屬塊始終處于浸沒狀態(tài)，你認為此過程中浮力做功嗎？若做功，請計算出浮力做了多少功；若不做功，請說明理由． 解：(1)金屬塊未放入水中時容器底部受到的水的壓強p＝ρ水gh1＝1.0103 kg/m310 N/kg0.2 m＝2103 Pa (2)金屬塊的體積V金＝V排＝Sh排＝S(h2－h(huán)1)＝2.510－3 m2(0.22 m－0.20 m)＝510－5 m3 金屬塊的質量m＝＝＝0.39 kg 金屬塊的密度ρ＝＝＝7.8103 kg/m3 (3)金屬塊受到的浮力F?。溅阉甮V排＝1.0103 kg/m310 N/kg510－5 m3＝0.5 N 彈簧測力計的示數(shù)F示＝G－F浮＝3.9 N－0.5 N＝3.4 N (4)此過程中浮力做功 W＝Fs＝F浮h3＝0.5 N0.1 m＝0.05 J 三、懸拉平衡型 3. 科技小組的同學用泡沫塑料和燈泡等物件制作了一個航標燈模型，如圖所示．航標燈A總重4 N，A底部與浮子B用細繩相連．當水位上升時，浮子B下降；水位下降時，浮子B上升，使航標燈A靜止時浸入水中的深度始終保持為5 cm，航標燈A排開水的質量為500 g，浮子B重0.5 N(不計繩重和繩與滑輪之間的摩擦)．求： (1)A底部受到水的壓強是多大？ (2)航標燈靜止時，浮子B的體積應為多大？(g取10 N/kg，ρ水＝1.0103 kg/m3) 解：(1)A底部受到水的壓強：p＝ρgh＝1.0103 kg/m310 N/kg0.05 m＝500 Pa (2)A受到的浮力F?。紾排＝mg＝0.5 kg10 N/kg＝5 N； A在重力，浮力和拉力作用下保持靜止，則繩子對A的拉力為：F＝F?。璆A＝5 N－4 N＝1 N； B受到繩子的拉力F′＝F＝1 N； 浮子在重力，浮力和拉力作用下保持靜止，則B受到的浮力為：F浮′＝GB＋F′＝0.5 N＋1 N＝1.5 N； 根據(jù)F浮＝ρgV排可得： 浮子的體積V＝＝＝1.510－4 m3 四、圖像分析型 4. (2016樂山)如圖甲所示，圓柱形容器中盛有適量水，其內底面積為100 cm2.彈簧測力計的下端掛著一個長方體花崗巖石塊，將花崗巖石塊從容器底部開始緩慢向上提起的過程中，彈簧測力計的示數(shù)F與花崗巖石塊下底距容器底部的距離h的關系如圖乙所示．(g＝10 N/kg)求： (1)在花崗巖石塊未露出水面前所受水的浮力大??； (2)花崗巖的密度； (3)從開始提起到花崗巖石塊完全離開水面，水對容器底部減小的壓強． 解：(1)石塊完全浸沒在水中時，彈簧測力計的示數(shù)為F1＝3.6 N；當石塊完全離開水面時，此時彈簧測力計的示數(shù)F2＝G＝5.6 N，所以花崗巖石塊未露出水面前所受的浮力大小為F浮＝ G－F1＝5.6 N－3.6 N＝2 N (2)由阿基米德原理F?。溅阉甮V排得：V排＝＝＝210－4 m3 因為V物＝V排＝210－4 m3，由于物體的重力：G石＝F2＝5.6 N，由G石＝ρ石gV石得：ρ石＝＝＝2.8103 kg/m3 (3)水對容器底部減小的壓力為：ΔF＝F?。? N 水對容器底部減小的壓強為： Δp＝＝＝200 Pa. 五、實際應用型 5. (2016甘肅省卷)劉家峽水電站是位于我省黃河上的“高原明珠”，水庫大壩處有各式游船，游客可乘船直達水庫西南端的炳靈寺石窟參觀游覽．(ρ水＝1.0103 kg/m3，g＝10 N/kg) (1)當水庫水位為140米時，水對壩底的壓強是多大？ (2)水庫中有一艘自重為3.0105 N的游船，該游船搭載總質量為1 800 kg的30名游客后，船排開水的體積為多少m3? 解：(1)水對壩底的壓強為：p＝ρgh＝1.0103 kg/m310 N/kg140 m＝1.4106 Pa (2)船和游客的總重量為：G＝G游客＋G船＝1 800 kg10 N/kg＋3.0105 N＝3.18105 N 由于船在水中處于漂浮狀態(tài)，所受的浮力和總重力是一對平衡力，所以F?。?.18105 N 由阿基米德原理可知，船排開水的體積為：V排＝＝＝31.8 m3. 6. (2015郴州)如圖是一廁所自動沖水裝置，圓柱體浮筒A與閥門C通過桿B連接，浮筒A的質量為1 kg，高為0.22 m，B桿長為0.2 m，閥門C的上表面積為25 cm2，B和C的質量、厚度、體積及摩擦均忽略不計，當A露出0.02 m時，C恰好被A拉開，實現(xiàn)了自動沖水(g取10 N/kg)．求： (1)剛拉開閥門C時，C受到水的壓強和壓力； (2)此時浮筒A受到的浮力； (3)浮筒A的密度． 解：(1)C被A拉開時，浮筒A浸入水的深度為h1＝LA－L露＝0.22 m－0.02 m＝0.2 m，則水深為：h＝h1＋LB＝0.2 m＋0.2 m＝0.4 m；則水對閥門C的壓強：p＝ρgh＝1103 kg/m310 N/kg0.4 m＝4 000 Pa，由p＝得水對蓋片C的壓力：F＝pS＝4 000 Pa2510－4 m2＝10 N (2)重力GA＝mAg＝1 kg10 N/kg＝10 N，對于浮筒A，受到三個力的作用，分別是重力GA、浮力F浮、拉力F，三力的關系是F?。紾A＋F，所以，浮筒A所受浮力：F?。紾A＋F＝10 N＋10 N＝20 N (3)由F?。溅阉甐排g得浮筒A浸入水的體積：V浸＝V排＝＝＝210－3 m3，則圓柱體浮筒A的底面積為S＝＝＝0.01 m2，則圓柱體浮筒A體積為VA＝SLA＝0.01 m20.22 m＝2.210－3 m3，密度ρA＝＝≈455 kg/m3.