中考二轮复习微专题 力学 压强、浮力综合分析和计算
一、单选题
1.(2021八下·邛崃期中)如图所示,我国首台自主设计、自主集成的载人潜水器“蛟龙”号,于2012年6月24日在马里亚纳海沟区域进行下潜试验,成功突破700深度、创造了我国载人深潜新纪录,关于潜水器“蛟龙”号的下潜过程,下列说法正确的是( )
A.“蛟龙”号下潜过程中,所受海水压强不变
B.“蛟龙”号下潜过程中,所受海水压强变大
C.蛟龙”号下潜过程中,所受海水的压力不变
D.“蛟龙”号下潜过程中,所受海水的压力差减小
2.(2021八下·龙口期中)水平桌面上有两个相同的烧杯甲和乙,装有适量的水,将两个体积相同的物体A、B分别放入两杯中,静止时甲、乙杯中水面刚好相平,如图所示。A、B的密度分别为ρA和ρB,A、B所受浮力分别为F浮A和F浮B,两烧杯底部所受水的压强分别为p甲和p乙,两烧杯对水平桌面的压力分别为F和F′,则( )
A.ρA>ρB,F浮A=F浮B,p甲>p乙,F>F′
B.ρA>ρB,F浮A=F浮B,p甲=p乙,F<F′
C.ρA<ρB,F浮A<F浮B,p甲=p乙,F>F′
D.ρA<ρB,F浮A<F浮B,p甲=p乙,F=F′
3.(2021八下·莒南期中)2020年11月10日,我国全海深载人潜水器“奋斗者”号在马里亚纳海沟深度10909米处成功坐底,并停留了6个小时,进行一系列的深海探测科考活动,带回了矿物、沉积层、深海生物及深海水样等珍贵样本,并在深海中完成了和水上的通话。潜水器在水面下匀速下潜过程中( )
A.受到的重力小于浮力 B.受到的压强变大,浮力不变
C.受到的压强变大,浮力变大 D.上、下表面受到的压力差变大
4.(2021八下·龙口期中)取一根长为15cm、内部横截面积为1cm2的带有刻度的直筒塑料管,在底部扎上橡皮膜后,称得它们的总质量为2g.向管内倒入10g水,使它竖直漂浮于某液体中,如图所示,观察到橡皮膜恰好变平时,管外液面比管内液面高2cm.下列结论不正确的是( )
A.装有水的塑料管受到的浮力大小为0.12N
B.管外液体对底部橡皮膜产生的压强大小为1000Pa
C.管外液体密度约为0.83×103kg/m3
D.若在管上方施加竖直向下0.012N的力,当管再次静止时,则管浸入深度增加1cm
5.(2021·福建模拟)如图所示,一个半径为R的实心半球体,静止放置在一个水平桌面上的盛水的容器底部,半球上表面与水平面平行。此时容器内水深为H,水的密度记为ρ0,球体的体积公式为 ,则( )
A.半球受到的浮力为0
B.半球上表面受到水的压强为ρ0gR
C.水对半球球面部分压力的合力,其方向竖直向上,大小为
D.水对半球上表面的压力的合力,其方向竖直向下,大小为
6.(2021八下·大洼期中)一弹簧测力计下挂一圆柱体,将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降(忽略烧杯中液面上升),然后将其逐渐浸入水中,如图已给出整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的实验图象,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。则下列说法中不正确的是( )
A.圆柱体所受的最大浮力为4N
B.圆柱体的密度为1.5×103kg/m3
C.圆柱体的底面积为200cm2
D.圆柱体在刚浸没时下表面受到的液体压强是400Pa
7.(2021八下·魏县期中)如图所示,将盛有适量水的容器放在水平桌面上,然后把系在弹簧测力计下的铁块慢慢地浸入水中(水未溢出),观察铁块从刚开始浸入水中到完全浸在水中的实验现象,并对一些物理量做出了如下判断,下列说法不正确的是( )
A.铁块受到的浮力变大 B.弹簧测力计的示数变小
C.桌面受到的压力变小 D.水对容器底部的压强变大
8.(2021·营口模拟)水平桌面上的烧杯中盛有适量的水,把A、B两物体叠放在一起放入水中,静止时如图甲所示,此时水面的高度为。然后把物体B从物体A上取下放入水中,静止时如图乙所示,此时水面的高度为。下列说法不正确的是( )
A.水面的高度
B.甲乙图中物体A受到的浮力
C.甲乙图中杯底受到水的压强
D.甲乙图中桌面受到的压力
9.(2021·鞍山模拟)在水平桌面上相同的两个容器甲和乙,分别装有质量相同的不同液体,将完全相同的小球用细线系好,按如图所示的方式浸没在两容器的液体中,两细线拉力相等。下列说法不正确的是:( )
A.甲容器中液体的密度等于乙容器中液体的密度
B.小球在两容器中所受到的浮力大小相同
C.甲图中容器对桌面的压强小于乙图中容器对桌面的压强
D.将绳子剪断后,两容器对桌面的压强都不变
10.(2021·铁东模拟)如图所示,三个相同的容器内水面高度相同,甲容器中只有水,乙容器中有一小球漂浮于水面上,丙容器中悬浮着一个小物块,则下列说法不正确的是( )
A.水对三个容器底部的压力关系:F甲>F乙>F丙
B.三个容器对桌面的压强关系:p甲=p乙=p丙
C.如果向乙中加入盐水,小球受到的浮力变小
D.乙图中小球的密度大于丙图中物块的密度
三、填空题
11.(2021八下·莒南期中)航母排水量(满载时排开水的质量)为6.7×104t,它满载时受到的浮力为 N。潜艇下潜入水下60m,排开水的体积为50m3,受到的浮力是 N,受到水的压强是 Pa。(g=10N/kg)
12.(2021八下·魏县期中)如图所示,现有一水缸,底面积大约为0.2m2,装有200kg的水,水深为0.8m,则:
(1)水对水缸底部的压强是多少 ?
(2)将重为10N的实心物体浸没在水缸内称其重力,弹簧测力计的示数为6N,求该物体的密度 。(g取10N/kg)
13.(2021·遵义模拟)底面积为200 cm2的方形玻璃槽放置在水平桌面上,玻璃槽中装有适量的水,将一个体积为0.5 dm3的小球投入水中后小球悬浮在水中,此时玻璃槽内水面上升了2.5 cm(水未溢出),则小球受到水的浮力为 N,玻璃槽内的水对水槽底部的压强变化了 Pa、(g取10 N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
14.(2021·铁东模拟)2020年7月通车的沪苏通长江大桥在施工时,要向江中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,构件所受浮力F1、钢绳拉力F2随h的变化如图乙所示(g取10N/kg)。
(1)构件的边长为 m,密度为 kg/m3,所受的最大浮力为 N;
(2)当构件的下表面距江面4m深时,构件上表面受到江水的压强为 Pa。
15.(2021·桂平一模)如图所示,底面积为100cm2的圆柱体容器放在水平桌面的中央,容器中装有10cm深的水,此时水对容器底压强 Pa。将一个重4N,高为10cm底面积为25cm2的实心长方体A挂在弹簧测力计上,物体A下表面刚碰到水面,然后竖直缓慢使物体A下移4.5cm,使物体A保持静止(水没有溢出),则此时弹簧测力计的读数为 N。(g=10N/kg)
四、计算题
16.(2021八下·龙口期中)如图所示,一块被细线拉着的正方体木块处在水面上。开始时,有总体积的露出水面,此时细绳的拉力为0.5N。已知绳不可伸长,可以承受的最大拉力为5N,木块边长为0.1m,容器底面积为0.05m2,容器底有一阀门K。求:
(1)木块的密度。
(2)打开阀门使水缓慢流出,当细绳断裂的一瞬间关闭阀门,此过程中排出水的体积为多少?
(3)在绳断后木块漂浮时,容器底受到水的压强与断绳的瞬间相比怎样变化?改变了多少?(水的密度为1000kg/m3,g取10N/kg)
17.(2021·东丽模拟)如图所示,水平桌面上放置一个高为,底面积为的圆柱形容器,现将一个重为G、底面积为、高为的圆柱体放置在容器底部(物体不吸水)。
(1)计算圆柱体对容器底部的压强;
(2)若向容器中加水,当圆柱体对容器底部的压强最小时,加入水的质量最少是多少?(圆柱体始终处于竖直状态,水的密度用表示)
18.(2021·宁德模拟)如图甲所示,底面积为10-2m2薄壁柱形容器放在水平桌面上,A为不吸水实心均匀圆柱体物块(A的底面积为5×10-3m2,高为0.1m,ρA=2.0×103kg/m3)置于柱形容器底部。
(1)计算物块A对容器底部的压强;
(2)如图乙所示,用细线把物块A悬挂固定在柱形容器正上方,往柱形容器加水,物块A静止时有的体积浸入水中,求物块A受到的浮力大小;
(3)如图乙所示,此时容器内水深0.16m,解开细线,使物块A下落至容器底(物块A始终处于竖直状态,且水始终未溢出容器),在图丙中画出A物体下表面受到水的压力F随容器中水的深度h变化的图像。
19.(2021·霍邱模拟)桌面上有一底面积为 200cm 的圆柱形容器A,内装有一定量的水,将一质量为 150g、底面积为100cm2的圆柱形容器 B放入A中漂浮在水面上,然后向 B 中加入某种油后,A、B 两容器内油和水的液面相平,B中油的液面高度为 10cm,如图所示。继续向 B 内加油后,A 中水面上升了2cm。 (已知ρ水=1.0×103kg/m3,不计圆柱容器B的厚度,g取10N/kg)
(1)求空的容器 B 漂浮在水面时受到的浮力。
(2)根据A、B 两容器内油和水的液面相平时,求这种油的密度。
(3)根据B容器第二次加油后增加的油的质量来计算 B容器底部受到油的压强增大了多少?
20.(2021八下·莒南期中)弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中如图甲。图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图像,忽略液面的变化(g取10N/kg),求:
(1)物体浸没时的浮力;
(2)物体的体积;
(3)物体刚浸沉时下表面受到水的压强?
21.(2021·兰州模拟)如图甲所示,用弹簧测力计缓慢将长方体物体从装有水的杯子中匀速拉出,杯子的底面积为100cm2,拉力随时间的变化关系如图乙所示求:(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)物体的体积;
(2)物体的密度;
(3)物体离开水面后,水对杯底的压强变化了多少?
22.(2021·盘龙模拟)如图甲所示,水平地面上有一底面积为50cm2的圆柱形容器,容器中水深10cm,现将一物块悬挂在弹簧测力计下端,当物块浸没在水中时(物块不接触容器底面和侧面),容器内水深由10cm上升到12cm,此时弹簧测力计的示数如图乙所示 (已知ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)物块未放入水中时,水对容器底的压强;
(2)物块浸没在水中时受到的浮力;
(3)物块的密度
23.(2021·昆明模拟)如图甲所示,有一体积、质量忽略不计的弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体形状的物体上。已知物体的边长为20cm,弹簧没有发生形变时的长度为20cm,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度与拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物体上表面与液面相平,此时水深48cm。()求:
(1)物体受到水的浮力;
(2)物体受到的重力;
(3)打开出水口,缓慢放水,当弹簧处于没有发生形变的状态时,关闭出水口。求放水前后水对容器底部压强的变化量。
24.(2021八上·通州期末)如图甲所示,底面积为80cm2的圆柱形容器内装有8cm深的水,放在水平桌面上;圆柱形物体A底面积为60cm2,将它悬挂在细绳的下端静止时,细绳对物体A的拉力为F1;将物体A浸没在圆筒形容器内的水中静止,且不与容器底部接触,如图乙所示,此时水的深度为18cm,细绳对物体A的拉力为F2。已知F1与F2之比为3∶1,不计绳重,g取10N/kg。求:
(1)物体A未浸入水中时,水对容器底部的压强;
(2)物体A浸没在水中时所受的浮力;
(3)物体A的密度。
25.(2021·立山模拟)一个底面积为2×10-2m2的薄壁圆柱形容器放在水平桌面中央,容器高为0.12m,内盛有0.1m深的水,如图(a)所示。另有质量为2kg,体积为1×10-3m3的实心正方体A,如图(b)所示。求:
(1)水对容器底部的压强。
(2)实心正方体A的密度。
(3)将实心正方体A浸没在图(a)的水中后,求实心正方体A所受浮力及容器对地面压强的变化量。
答案解析部分
1.【答案】B2.【答案】D3.【答案】B4.【答案】D5.【答案】C
6.【答案】A7.【答案】C8.【答案】A9.【答案】A10.【答案】C
11.【答案】6.7×108N;5×105N;6×105Pa
12.【答案】(1)8000Pa(2)2.5×103kg/m3
13.【答案】5;250
14.【答案】(1)2;3×103;8×104(2)2×104
15.【答案】1000;2.5
16.【答案】(1)解:因为木块静止,所以浮力F浮=G木﹣F拉
因为F浮=ρ水V排g,G木=ρ木V木g,所以ρ水V排g=ρ木V木g﹣F拉
因为木块总体积的露出水面,所以V排=V木,所以代入数据得ρ木=0.8×103kg/m3。
答:木块的密度为0.8×103kg/m3;
(2)解:当细绳断裂时,由力的平衡条件可得F浮′+F最大=G木
设此时木块排开水的体积为V排′,则ρ水V排′g+F最大=ρ木V木g
代入数据解得V排′=3×10﹣4m3,排开水的体积变化量为
液面下降的高度为
溢出水的体积为V溢出=(S容器-S木)h=(0.05m2-0.01m2)×0.045m=1.8×10-3m3
答:当细绳断裂前一瞬间关闭阀门,此时木块排开水的体积为1.8×10﹣3m3;
(3)解:绳断前的瞬间木块受到5N的拉力,绳断后绳子的拉力不存在,则浮力的增加量等于拉力的减小量,大小为5N;在细绳断后木块再次漂浮时,与绳断前的瞬间相比,排开水的体积增加量
水面上升的高度
容器底受水的压强增大量p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.01m=100Pa
答:在细绳断开后木块再次漂浮时,容器底受到水的压强与断绳前的瞬间相比,容器底受水的压强增大了100Pa。
17.【答案】(1)解:圆柱体对容器底部的压力等于自身重力
根据压强计算公式可知
答:圆柱体对容器底部的压强为;
(2)解:当物体的密度小于液体的密度时,物体漂浮,水的最小深度为h
此时
水的最小质量为
当物体的密度大于、等于液体的密度时,物体浸没时受到的浮力最大,物体对容器底部的压力最小,水的最小深度为,水的最小质量为
答:当物体的密度小于液体的密度时,加入水的质量最少是;当物体的密度大于、等于液体的密度时,加入水的质量最少是。
18.【答案】(1)解:A的底面积S=50cm2=5×10-3m2
A的体积V=Sh=5×10-3m2×0.1m=5×10-4m3
A的质量m=ρV=2.0×103kg/m3×5×10-4m3=1kg
A的重力G=mg=1kg×10N/kg=10N
因为A处于静止,根据二力平衡,则A对容器底部的压力F=G=10N
A对容器底部的压强
答:物块A对容器底部的压强2×103Pa;
(2)解:A浸在水中的体积
排开水的质量m排=ρV排=1.0×103kg/m3×1×10-4m3=0.1kg
排开水的重力G排=m排g=0.1kg×10N/kg=1N
物体A受到的浮力F浮=G排=1N
答:物块A受到的浮力1N;
(3)解:①刚解开细线时,水的深度为h1=16cm,此时物体下表面受到水的压力F1=F浮=1N;
②根据物体下表面受到水的压力F与水的深度h的关系为F=pS=ρ水ghS物底
可知从物体从解开细线开始下落,到完全浸没,由于水的密度和物体底面积一定,因此水的压力F与水的深度h成正比;
③当完全浸没时,液面上升
此时水的深度
物体下表面受到水的压力F=pS=ρ水hS物底=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m×5×10-3m2=5N
④当物体完全浸没后,水深不再变化,根据F=pS=ρ水ghS物底
此时压力增大,为垂直横坐标轴的直线;
⑤当物体沉到底部时,压力为F=pS=ρ水ghS物底=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m×5×10-3m2=10N
由此得到图像如图。
19.【答案】(1)解:容器B的质量mB=150g=0.15kg
容器B的重力GB=mBg=0.15kg×10N/kg=1.5N
首次加油前,容器B漂浮,其受到的浮力F浮前=GB=1.5N
答:空的容器B漂浮在水面时受到的浮力为1.5N;
(2)解:由题意可知,A、B两容器内油和水的液面相平,B中油的液面高度为10cm,由不计圆柱容器B的厚度可知,容器B排开水的体积V排=V油=SBh=100cm2×10cm=1000cm3=1×10-3m3
容器B受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以,容器B的总重力G=F浮=10N
容器B的总质量m==1kg
容器B中油的质量m油=m-mB=1000g-150g=850g
则这种油的密度ρ油==0.85×103kg/m3
答:油的密度为0.85×103kg/m3
(3)解:继续向B内加油,A中水面上升了2 cm,则B排开水的体积增加量ΔV排=SAΔh水=200×10-4m2×2×10-2m=4×10-4m3
增加油的重力ΔG油=ΔF浮=ΔG排=ρ水gΔV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10-4m3=4N
B容器底部受到油的压强增大值为Δp=
答:B容器底部受到油的压强增大了400Pa。
20.【答案】(1)解:由图像可知,当时,弹簧测力计示数为9N不变,此时物体在空气中,由二力平衡条件可知物体重力
当时,弹簧测力计示数为5N不变,此时物体浸没在水中,则物体浸没时受到的浮力
答:物体浸没时的浮力为;
(2)解:因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以物体的体积
答:物体的体积为;
(3)解:由图像可知,物体刚浸沉时下表面所处的深度
下表面受到水的压强
答:物体刚浸沉时下表面受到水的压强为。
21.【答案】(1)解:由图像可知,露出水面后测力计的拉力F拉2=5N
物体的重力G=F拉2=5N
未露出水面时,物体受到的拉力F拉1=3N
所以浸没时物体受到的浮力F浮=G﹣F拉1=5N﹣3N=2N
由F浮=ρ水gV排得物体的体积V=V排===2m3
答:物体的体积为2×10﹣4m3;
(2)解:物体的质量m===0.5kg
物体的密度===2.5kg/
答:物体的密度为2.5×103kg/m3;
(3)解:物体离开水面后,排开水的体积变化量ΔV排=V=2×10﹣4m3
杯内水的深度变化量Δh===0.02m
水对杯底的压强变化量Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa
答:物体离开水面后,水对杯底的压强变化了200Pa。
22.【答案】(1)解:物块未放入水中时,水深h1=10cm=0.1m
水对容器底的压强p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa
水对容器底的压强为1000Pa。
答:物块未放入水中时,水对容器底的压强为1000Pa;
(2)解:物体浸没在水中时,水面上升的高度为Δh=h2-h1=12cm-10cm=2cm=2×10-2m
物体排开液体的体积为V排=V=SΔh=50×10-4m2×2×10-2m=1×10-4m3
浸没时,物体受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-4m3=1N
物体受到的浮力为1N。
答:物块浸没在水中时受到的浮力为1N;
(3)解:由乙图弹簧测力计的示数可知F拉=2.4N
弹簧测力计在水中拉时F拉=G-F浮,则物体的重力G=F拉+F浮=2.4N+1N=3.4N
物体的密度为ρ=====3.4×103kg/m3
物体的密度为3.4×103kg/m3。
答:物块的密度为3.4×103kg/m3
23.【答案】(1)解:物块刚好完全浸没在水中,则排开水体积V排=V物=(0.2 m)3=8×10﹣3m3
物体受到水的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣3m3=80N
答:物体受到水的浮力80N;
(2)解:由图甲可知,当物体上表面上液面齐平时,物体上表面距容器底的距离为h=48cm,弹簧伸长的长度=48cm-20cm-20cm=8cm
由图乙可知,此时弹簧对物体的拉力为F拉=8N,木块的重力G物=F浮-F拉=80N-8N=72N
答:物体受到的重力72N;
(3)解:当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,L弹簧=20cm,此时物体受的浮力F浮′=G物=72N
物体排开水的体积V排′===7.2×10-3m3
物体浸入水中的深度h浸===0.18m
此时水的深度h′=L弹簧+h浸=0.2m+0.18m=0.38m
放水前后水对容器底部压强的变化量=p-p′=ρ水g(h-h′)=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.48m-0.38m)=1000Pa
答:放水前后水对容器底部压强的变化量1000Pa。
24.【答案】(1)解:容器中水的深度
根据可得
答:物体A未浸入水中时,水对容器底部的压强为800Pa;
(2)解:物体A浸没后水的深度变化为
圆柱形容器底面积为
则物体的体积为
根据阿基米德原理可得
答:物体A浸没在水中时所受的浮力为8N;
(3)解:未放入时拉力
放入后拉力
已知F1与F2之比为3∶1,所以
解得
答:物体A的密度为。
25.【答案】(1)解:水对容器底部的压强p=ρgh =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa
答:水对容器底部的压强1000Pa;
(2)解:实心正方体A的密度
答:实心正方体A的密度2×103kg/m3;
(3)解:实心正方体A浸没所受浮力F浮=ρgVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N
将实心正方体A浸没水中后,水面上升的高度为
容器的高度为0.12m,已装0.1m深的水,水溢出h溢=0.1m+0.05m-0.12m=0.03m
溢出水质量m溢=ρV溢=ρh溢S=1.0×103kg/m3×0.03m×2×10-2m2=0.6kg
溢出水重力G溢=m溢g=0.6kg×10N/kg=6N
A重力为GA =mAg=2kg×10N/kg=20N
容器对地面压力的变化量F =GA-G溢=20N-6N=14N
容器对地面压强的变化量
答:实心正方体A所受浮力10N,容器对地面压强的变化量700Pa。