浙教版科学中考复习专题训练：浮力、压强相关计算【word，含答案】

浮力、压强相关计算
1.在庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动中，055大型驱逐舰接受检阅，向世界展示了我国大型驱逐舰的发展规模和强大实力．驱逐舰长174 m，宽23 m，吃水深度8 m，满载排水量12 300 t，最大航速32节(1节＝0.5 m/s，海水密度为1.03×103 kg/m3，g取10 N/kg)．求：
(1)驱逐舰行驶到某海域时，舰底受到的海水压强为7.21×104 Pa，此时舰底所处的深度；
(2)驱逐舰满载时受到的浮力；
(3)驱逐舰满载时，以最大航速匀速直线航行，若所受海水阻力是其总重的0.1倍，它的动力功率．
2.某水底打捞作业中，需将一长方体石柱从水底匀速打捞出水．如图所示是吊车钢丝绳拉力F随石柱下表面距水底深度h变化的图像．(水的阻力忽略不计，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)求：
(1)石柱浸没在水中受到的浮力；
(2)石柱未露出水面前，在水中上升2 m钢丝绳拉力所做的功；
(3)在水底时石柱上表面受到的水的压强．
3.中国研制的“鲲龙”AG600是目前世界上最大的水陆两栖飞机，可用于森林灭火、水上救援等，其有关参数如表所示．在某次测试中，飞机在水面以12 m/s的速度沿直线匀速行驶，水平动力的功率为2.4×106 W．水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg.求：
“鲲龙”AG600有关参数
最大起飞质量 53.5 t
最大巡航速度 500 km/h
最大航行时间 12 h
最大航行路程 4 500 km
　
(1)飞机以最大巡航速度飞行4 000 km所用的时间；
(2)飞机在水面匀速行驶时，水平动力的大小；
(3)飞机关闭动力系统静止在水面上，达最大起飞质量时排开水的体积．
4. 同学们观察到将同一个物体浸没在不同密度的液体中时，弹簧测力计的示数不同．于是他们想利用此特点制成一个能测液体密度的密度秤．过程如下：在弹簧测力计下挂一个重1.5 N的圆柱形物块，如图甲所示，当他把物块浸没在水中时，如图乙所示，弹簧测力计的读数为0.5 N，他就在0.5 N处对应标上1.0 g/cm3的字样；当他把物块浸没在酒精中时，如图丙所示，在弹簧测力计指针所示位置处标上0.8 g/cm3字样，以此类推标出其它的密度值．(g取10 N/kg)
　
(1)当物块浸没在水中时，所受浮力是多少？
(2)通过计算说明应该在弹簧测力计刻度盘的多少牛处对应标上0.8 g/cm3字样？
(3)同学们还记录了另一个物块底面刚接触水面开始，到完全浸没水中(未接触容器底部)，测力计示数F1和物块所受的浮力F2随下表面浸入水中深度h变化的图像如图丁所示，图中能够反映浮力随h变化的图像是________(选填“ac”或“bc”)；物块的密度是多少kg/m3
5. 如图所示，是安装在某校宿舍楼顶的太阳能热水器构造示意图．A、B均是重为6 N，底面积为50 cm2的两个完全相同的实心圆柱体，通过一条细线与顶部的压力传感开关相连，当水箱储水深度到达0.3 m时，水面刚好与圆柱体A的下表面相平，此时，压力传感受到竖直向下8 N的拉力，压力传感开关闭合，水泵开始向水箱加水；当压力传感受到的拉力为5 N，压力传感开关断开，水泵停止向水箱注水．(细线质量与体积均忽略不计，A、B的密度大于水的密度)求：
(1)水箱开始加水时，水箱底部受到的压强；
(2)水箱开始加水时，圆柱体B受到的浮力；
(3)水箱停止加水时，水箱中储水的深度．
6.如图为现役某导弹驱逐舰，该舰最大航速54 km/h，满载时排水量6 000 t．(海水密度取1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)求：
(1)声呐探测器在水下12 m深处所受海水的压强；
(2)驱逐舰满载时受到海水的浮力；
(3)驱逐舰以最大航速匀速航行时，所受海水阻力为驱逐舰满载时重力的0.1倍，那么该导弹驱逐舰以最大航速匀速航行2 h时，推力的功率．
7.具有中国自主知识产权的、亚洲超大重型自航绞吸船“天鲲号”(图甲)，可用于挖掘水下泥土、砂石等．其长140 m，宽27.8 m，满载排水量为17 000 t．作业时，输送系统将水下挖掘的泥石等，通过输送管输送到指定地方．已知水的密度为1.0×103 kg/m3(g取10 N/kg)．
(1)水面下4 m处的船体上受到水的压强是多少？
(2)若“天鲲号”漂浮在水面时排开水的体积为1.2×104 m3，则它受到的总重力是多少？
(3)某次作业时，水下重为G的泥沙沿着输送管匀速运动，泥沙运动的高度与时间的关系如图乙所示．设输送系统的总功率为P，效率为η，泥沙在水平运动时受到输送管的阻力为f.请推导在水平运动过程中，泥沙速度的表达式．
甲　　乙
8.港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥，其海底隧道由33节沉管组成．某节沉管两端密封后的质量为7.5×107 kg，体积为8×104 m3.安装时，用船将密封沉管拖到预定海面上，向其水箱中灌入海水使之沉入海底，为了便于观察安装情况，沉管竖直侧壁外表面涂有红、白相间的水平长条形标识(如图所示)，每条红色或白色标识的长度L均为30 m，宽度d均为0.5 m．海水的密度取1×103 kg/m3(g取10 N/kg)．求：
(1)沉管灌水前的重力；
(2)要使沉管沉入海底至少需要灌入海水的重力；
(3)沉管沉入海底后，两条相邻的红色标识受到海水的压力差．
9.如图所示，置于水平桌面上的一个上宽下窄、底面积为0.02 m2的薄壁容器内装有质量为4 kg的液体，将一个质量为0.6 kg、体积为8×10－4 m3的物体放入容器内，物体漂浮在液面时有一半的体积浸在液体中，此时容器内液体的深度为0.1 m，(g取10 N/kg)求：
(1)物体受到的重力；
(2)容器内液体的密度；
(3)容器内液体对容器底部的压强．
10.圆柱形容器内有未知液体，一个边长为10 cm的实心正方体金属块，用绳子系住，静止在容器底部，此时容器底部液体压强为6 400 Pa，液面距底部高度h为40 cm，如图所示，用力竖直向上以2 cm/s的速度匀速提起金属块．(g取10 N/kg，不计液体阻力)试求：
(1)未知液体的密度；
(2)金属块未露出液面前，金属块所受浮力；
(3)若金属块重66 N，在匀速提升5 s的过程中拉力所做的功．
11.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F与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示．求：
(1)物块完全浸没在水中受到的浮力；
(2)物块的密度；
(3)从物块刚好浸没水中到h＝10 cm过程中，水对物块下表面的压强变化了多少Pa
参考答案
1.解：(1)由p＝ρ海水gh得，舰底所处的深度：
h＝＝＝7 m
(2)满载时，驱逐舰受到浮力：
F浮＝G排＝m排g＝12 300×103 kg×10 N/kg＝1.23×108 N
(3)由驱逐舰漂浮得，G＝F浮＝1.23×108 N
受到海水的阻力为： f＝0.1G＝0.1×1.23×108 N＝1.23×107 N
由于驱逐舰做匀速直线运动，故动力为：F＝f＝1.23×107 N
驱逐舰的速度为：v＝32×0.5 m/s＝16 m/s
驱逐舰动力功率：P＝＝＝Fv＝1.23×107 N×16 m/s＝1.968×108 W
2.解：(1)由图可知，当石柱浸没时拉力F＝7 500 N，当石柱离开水后，重力G＝12 500 N
所以石柱浸没在水中受到的浮力
F浮＝G－F＝12 500 N－7 500 N＝5 000 N
(2)石柱未露出水面前，钢丝绳的拉力F＝7 500 N
所以在水中上升2 m拉力所做的功W＝Fs＝7 500 N×2 m＝1.5×104 J
(3)在水底时石柱上表面距水面的深度为h＝3 m
故在水底时石柱上表面受到水的压强
p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3 m＝3×104 Pa
3.解：(1)t＝＝＝8 h
(2)由P＝＝＝Fv得
水平动力F＝＝＝2×105 N
(3)最大起飞质量m＝53.5 t＝5.35×104 kg
飞机所受浮力
F浮＝G＝mg＝5.35×104 kg×10 N/kg＝5.35×105 N
由F浮＝ρ水gV排得，排开水的体积
V排＝＝＝53.5 m3
4.解：(1)当物块浸没在水中时所受的浮力
F浮＝G－F示＝1.5 N－0.5 N＝1 N
(2)当物块浸没时，排开液体的体积
V排＝＝＝1×10－4m3
物块浸没在酒精中时受到的浮力F浮′＝ρ酒精gV排＝0.8×103 kg/m3×10 N/kg×1×10－4 m3＝0.8 N
此时弹簧测力计的示数F示′＝G－F浮′＝1.5 N－0.8 N＝0.7 N
故应在弹簧测力计刻度盘0.7 N处标上0.8 g/cm3.
(3)bc
F2＝G物－F1
由图像可知物块浸没时F2＝F1，则F2＝G物即ρ水gV物＝ρ物gV物，即ρ物＝2ρ水＝2×103 kg/m3
5.解：(1)刚开始加水时，水箱底部所受水的压强p＝ρ水gh＝1×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m＝3×103 Pa
(2)2个圆柱体看作一个整体，受向上的浮力、向上的拉力和向下的总重力，由力的平衡条件可得：F浮＋F拉＝G
此时圆柱体B受到的浮力： F浮＝G－F拉＝2×6 N－8 N＝4 N
(3)水箱停止加水时，压力传感开关受到的拉力为5 N，则A物体受到的浮力为FA浮＝8 N－5 N＝3 N
那么A浸入水中的体积：
VA排＝＝＝3×10－4 m3
A浸入的深度：hA＝＝＝0.06 m
水箱中储水的深度：h＝0.3 m＋0.06 m＝0.36 m
6.解：(1)声呐探测器在深度h＝12 m处受到的压强
p＝ρ海水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×12 m＝1.2×105 Pa
(2)由阿基米德原理，驱逐舰满载时受到海水的浮力：
F浮＝G排＝m排g＝6×103×103 kg×10 N/kg＝6×107 N
(3)满载时，驱逐舰处于漂浮状态，所受重力与浮力相等
G＝F浮＝6×107 N
所受推力：F＝0.1G＝0.1×6×107 N＝6×106 N
最大速度：v＝54 km/h＝15 m/s
驱逐舰功率：P＝＝＝Fv＝6×106 N×15 m/s＝9×107 W
7. 解：(1)水下4 m处的船体上受到水的压强为：p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3 ×10 N/kg×4 m＝4×104 Pa
(2)根据阿基米德原理，“天鲲号”受到的浮力为：F浮＝G排＝ρ水gV排＝1.0 ×103 kg/m3 ×10 N/kg×1.2×104 m3＝
1．2×108 N
因“天鲲号”漂浮，所以G总＝F浮＝1.2×108 N
(3)输送系统在t2时间内做的有用功为W有＝Pt2η，而在0～t1时间内，输送系统做的有用功为克服泥沙重力做的功，即W有1＝Gh0，在时间t1～t2内，泥沙水平匀速运动，输送系统做的有用功为克服泥沙与输送管之间的阻力做的功，即W有2＝fs＝fv(t2－t1)，又W有＝W有1＋W有2，
即Pt2η＝Gh0＋fv(t2－t1)，解得v＝
8.解：(1)沉管灌水前的重力G＝mg＝7.5×107 kg×10 N/kg＝7.5×108 N
(2)将沉管完全浸没在水中时，沉管受到的浮力为F浮＝ρ海水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8×104 m3＝8×108 N
需要灌入海水的重力G灌水＝F浮－ G＝8×108 N－7.5×108 N＝5×107 N
(3)两条相邻的红色标识受到海水的压强差Δp＝ρ海水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.5 m×2＝1.0×104 Pa
两条相邻的红色标识受到海水的压力差：
ΔF＝ΔpS＝1.0×104 Pa×30 m×0.5 m＝1.5×105 N
9.解：(1)物体的重力G＝mg＝0.6 kg×10 N/kg＝6 N
(2)由于物体处于漂浮状态，所以物体受到的浮力等于物体的重力，即F浮＝G＝6 N
由F浮＝ρ液gV排得，液体的密度为：ρ液＝＝＝＝1.5×103 kg/m3
(3)液体对容器底部产生的压强：p＝ρ液gh＝1.5×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m＝1.5×103 Pa
10.解：(1)根据p＝ρgh，得
液体的密度为ρ液＝＝＝1.6×103 kg/m3
(2)金属块受到的浮力F浮＝ρ液gV排＝1.6×103 kg/m3×10 N/kg×(0.1 m)3＝16 N
(3)拉力为F＝G－F浮＝66 N－16 N＝50 N
物体移动的距离s＝vt＝0.02 m/s×5 s＝0.1 m
拉力做功W＝Fs＝50 N×0.1 m＝5 J
11.解：(1)由图乙可知：G＝8 N，浸没在水中时F拉＝4 N
F浮＝ G－F拉＝8 N－4 N＝4 N
(2)由F浮＝ρ水gV排得
物体的体积V＝V排＝＝＝4×10－4 m3
ρ物＝＝＝＝2×103 kg/m3
(3)由图乙可知，h＝4 cm时物块刚好浸没水中，因此从物块刚好浸没水中到h＝10 cm过程中，水对物块下表面的压强变化为
Δ p＝ρ水g Δh
＝1×103 kg/m3×10 N/kg×(10－4)×10－2 m
＝600 Pa
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