沪科版八年级物理全一册 第九章浮力专题训练浮力综合计算（有答案）

第九章 专题训练 浮力综合计算
1．重0.05kg、底面积为100cm2的圆柱形薄壁容器放在水平桌面上，如图甲所示容器内盛有2kg的水，现用弹簧测力计将浸没在水中的长方体物块A从容器底部缓慢竖直向上提起，弹簧测力计的示数F与物块A下表面离容器底部的距离h的关系如图乙。求：
（1）物块A浸没在水中受到的浮力；
（2）物块A的密度；
（3）物块A出水前后，水对容器底部压强的变化量；
（4）当弹簧测力计提升物块A，使其一半体积露出水面时，容器对桌面的压强。
2．将底面积S＝3×10－3 m2、高h＝0.1 m的铝制圆柱体，轻轻地放入水槽中，使它静止于水槽底部，如图所示(圆柱体的底部与水槽的底部不密合)，此时槽中水深h1＝0.05 m(已知ρ铝＝2.7×103 kg/m3，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)．求：
(1)水对圆柱体底部的压强p1；
(2)圆柱体受到的浮力F浮；
(3)圆柱体对水槽底部的压强p2.
3．为了节约水资源，公厕用的定时定量冲水装置主要部件如图所示。浮筒底面积为S1=100㎝2且足够高，略大于出水口的圆形阀门（厚度不计）的表面积为S2=20㎝2，浮筒与阀门用细杆相连，不计浮筒、阀门、轻杆的重量。通常情况下，水龙头以滴漏形式向储水桶供水，当储水罐水位上升到20㎝时，浮筒即将通过轻杆将阀门拉起冲水，问即将开始冲水时（g=10N/Kg，ρ水=1.0×103kg/m3）：
（1）阀门所受水的压强p为多少？
（2）浮筒对阀门的拉力为多大？
（3）浮筒浸入水中部分的深度H为多少？
4．如图甲所示，一个底面积为0.04m2的柱形容器放在电子秤上，并在容器中放置高为0.1m的圆柱体A，A的底面积为0.03m2，然后向容器中缓慢注水，电子秤的示数与容器中水的深度关系如图乙所示。当注入水的深度为0.06m时，A对容器底部的压力恰好为零，此时（g=10N/kg）：
（1）水对容器底的压强；
（2）A受到的浮力；
（3）继续加水至深度为0.1m时，在A的上表面固定一轻质杆，然后竖直向上提升一段距离，此时杆上的弹力为12N，求提升的距离。
5．水平桌面上有一重力为15N、底面积为150cm2圆柱形壁容器。容器内装有一定质量的水。将外底面积为50cm2、高为6cm的柱形厚壁厚底杯装满水后（杯材料质地均匀），竖直放入水中，静止后容器中水的深度为3cm，如图甲所示；再将杯中的水全部倒入容器内，把空杯子竖直正立放入水中，待杯子自由静止后，杯底与容器底刚好接触，且杯子对容器底的压力为零，容器中水的深度为5cm。如图乙所示、已知水的密度为ρ水=1×103kg/m3。求：
（1）空杯子的质量；
（2）乙图中容器对桌面的压强；
（3）该杯子材料的密度。
6．如图，柱状容器下方装有一阀门，容器底面积为S=200cm2，另有一边长为L1=10cm的正方体木块，表面涂有很薄的一层蜡，防止木块吸水（蜡的质量可忽略），现将木块用细绳固定在容器底部，再往容器内倒入一定量的水，使木块上表面刚好与水面相平，绳长L2=20cm，木块的密度为ρ木=0.6×103kg/m3。求:
（1）图中水对容器底的压强？
（2）若从阀门放出m1=300g的水后，木块受到的浮力多大
（3）若从阀门继续放出m2=200g的水后，细绳的拉力多大
7．如图所示，一座漂浮在海面上的冰山，其质量大约为1×104吨。已知ρ海水=1.03×103kg/m3，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg求：
（1）这座冰山受到的浮力；
（2）这座冰山海平面以下部分的体积；
（3）若这座冰山中的冰全部熔化成水，水的体积；
（4）若这座冰山中的冰全部熔化成水，会使海平面略微上升还是下降，并说明理由；
（5）为阻止海平面的变化，可行的方法。
8．“蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”
体积约为70m3，空载时质量约为22t，最大荷载240kg。（ρ海水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大？
（2）“蛟龙号”下潜到7km深时，受到海水的压强为多大？
（3）若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的，则至少注入多少立方米的海水？
9. 物块P与金属球Q用细线连接，一起放入装有一定质量水的柱状容器内，二者恰好悬浮，如图甲所示，此时柱状容器中水的深度为23 cm；物块P重1 N、体积为1.25×10－4 m3(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)。求：
(1)图甲中水对容器底部的压强。
(2)图甲中物块P所受浮力的大小。
(3)若剪断细线，物块P上浮，金属球Q下沉，待稳定后，物块P漂浮于水面，如图乙所示，则此时物块P露出水面的体积。
10．如图所示，某工艺品由圆柱体木块A和合金球B组成。将工艺品以图甲中的方式竖直放入水中，静止时，木块浸入水中的深度为9cm，以图乙中的方式竖直放置，静止时木块浸入水中的深度为8cm。由于A、B粘合处脱落，导致B沉至水底，此时木块A静止时进入水中的深度是6cm。木块A底面积为100cm2，容器底面积为200cm2。求：
（1）图甲中工艺品受到的浮力；
（2）合金球B的密度；
（3）合金球B脱落后水对容器底的压强变化了多少。
11．如图甲所示，一个底面积为10cm2的圆柱体A，其上表面与细线相连，底部贴有压力传感器（不计质量与体积），连接电脑后可显示传感器所受压力的大小。图乙是某次将圆柱体A从下表面刚接触水面到匀速放入容器底部，压力传感器所受压力大小与时间的关系图。已知薄壁柱形容器的重力为1N，底面积为20cm2，圆柱体A浸入水中时底部始终与水平面相平，且容器中没有水溢出，求：
（1）t=1s时，A物体底部所受到的液体压强为多少？
（2）1s~2s的时间内，物体A移动的速度为多少？
（3）第3s时，容器对桌面的压强为多少？
12．在一个体积为550cm3，重为0.5N的瓶中加入2N的煤油，将此瓶正立放置于水中如图甲所示。求：
（1）正立放置时，瓶底受到水的压强；
（2）若将瓶子倒立放置于水中如图乙所示，瓶子受到的浮力；
（3）将瓶中煤油全部倒出，在瓶中加入0.5L的水，再次放入水中，请判断瓶子的浮沉情况。
参考答案
1．（1）2N；（2）2.8×103kg/m3；（3）200Pa；（4）2150Pa
2. (1) 水的深度h1＝0.05 m，则水对圆柱体底部的压强：
p1＝ρ水gh1＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.05 m＝500 Pa
(2)由图可知，圆柱体浸在水中的体积：
V排＝Sh1＝3×10－3 m2×0.05 m＝1.5×10－4 m3
根据阿基米德原理可得，圆柱体所受的浮力：
F浮＝ρ水V排g＝1.0×103 kg/m3×1. 5×10－4 m3×10 N/kg＝1.5 N
(3)圆柱体的重力：
G铝＝m铝g＝ρ铝V铝g＝ρ铝Shg＝2.7×103 kg/m3×3×10－3 m2×0.1 m×10 N/kg＝8.1 N
圆柱体静止于水槽底部，由力的平衡条件可知圆柱体对水槽底部的压力：
F压＝G铝－F浮＝8.1 N－1.5 N＝6.6 N
则圆柱体对水槽底部的压强：
p2＝＝＝2.2×103 Pa
3.（1）2000Pa（2）4N （3）0.04m
4．（1）600Pa；（2）18N；（3）1cm
5．（1）；（2）；（3）
6．（1）；（2）；（3）
7．（1）1×108N；（2）0.97×104m3；（3）1×104m3；（4）海平面会略微上升；（5）见解析
8．（1）2.2×105N；（2）7×107Pa；（3）47.76cm3
9．解：(1)容器底部水深：h＝0.23 m
p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.23 m＝2.3×103Pa
(2)物块P浸没在水中，V排＝VP＝1.25×10－4 m3
由阿基米德原理知：
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.25×10－4 m3＝1.25 N
(3)因为物块P漂浮于水面，由二力平衡知：
F浮′＝G＝1 N
由F浮＝ρgV知：V排′＝
＝＝1×10－4 m3
则物块P露出水面的体积：
V露＝VP－V排′＝1.25×10－4 m3－1×10－4 m3
＝2.5×10－5 m3
10．（1）9N；（2）3×103kg/m3；（3）100Pa
11．（1）2000Pa；（2）0.1m/s；（3）7000Pa
12．（1）800Pa；（2）2.5N；（3）悬浮