专题15 力学计算题--【好题汇编】广西五年2021-2025中考一年模拟物理真题分类汇编(地区版)

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名称 专题15 力学计算题--【好题汇编】广西五年2021-2025中考一年模拟物理真题分类汇编(地区版)
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科目 物理
更新时间 2025-07-13 17:18:21

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专题15 力学计算题
五年(2021-2025)中考(一年模拟)物理真题分类汇编,研真题,明考向。为了进一步配合广大师生复习备考,21教育重磅推出《(2021-2025)五年中考真题和一年模拟分类汇编》系列。本套资料设计科学,根据地区试题汇编,按照知识点构成情况,将试题分解组合,全面呈现各学科知识点在五年中考和一年模拟题中的考查情况,是考生掌握当地中考命题动向、熟悉中考考查方式、复习备考不可或缺的精品资料!
1.(2025 广西)某同学探究不同密度的物块在液体中的特点,如图所示,现有质地均匀、不吸水的正方体物块A和B,其质量分别为1kg和0.6kg,边长分别为0.05m和0.1m,以及内部边长为0.2m的正方体玻璃容器。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)将物块A放置于玻璃容器底部中央,物块A对容器底部的压强;
(2)往容器内缓慢注水,物块A不上浮,当水深为0.04m时,水对容器底部的压强和注入水的体积;
(3)接着把物块B放在物块A的正上方,再将质量为5.615kg的水缓慢注入容器。在此过程中,水对物块B所做的功。
2.(2024 广西)一艘货轮在长江某河段行驶,50s内匀速通过200m的路程,其牵引力为5×105N,求:
(1)货轮行驶的速度;
(2)牵引力做的功;
(3)牵引力的功率。
没有
3.(2022 贺州)如图所示,水平桌面上放置下端用毛细管连通的A、B两容器,底面积分别为100cm2和150cm2。阀门K打开前,A容器内竖直放置一底面积为50cm2、高为0.2m的长方体物块,物块对A容器底部的压强为pA,B容器内盛有0.2m深的水。求:
(1)阀门K打开前,水对B容器底部的压强pB;
(2)阀门K打开前,当pB=2pA时,物块的密度;
(3)阀门K打开后,水从B容器进入A容器,刚好使物块漂浮时,水进入A容器中的深度。
4.(2022 柳州)如图为某自动冲水装置的示意图,水箱内有一个圆柱浮筒A,其重为GA=4N,底面积为S1=0.02m2,高度为H=0.16m。一个重力及厚度不计、面积为S2=0.01m2的圆形盖片B盖住出水口并紧密贴合。A和B用质量不计、长为l=0.08m的轻质细杆相连。初始时,A的一部分浸入水中,轻杆对A、B没有力的作用。水的密度为ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
(1)求A所受浮力的大小F浮。
(2)求A浸入水的深度h1。
(3)开始注水后轻杆受力,且杆对A和B的拉力大小相等。当水面升高到某位置时,B刚好被拉起使水箱排水,求此时杆对B的拉力大小F。
(4)水箱开始排水时,进水管停止注水。为增大一次的排水量,有人做如下改进:仅增大B的面积为S2'=0.012m2。试通过计算说明该方案是否可行?若可行,算出一次的排水量。(水箱底面积S=0.22m2供选用)
5.(2022 百色)如图所示,工人师傅用滑轮组将重为500N的物体在30s内匀速提升到6m高的楼上,已知动滑轮重为100N,不计绳重及摩擦。求:
(1)拉力F;
(2)拉力的功率;
(3)滑轮组的机械效率。(计算结果保留一位小数)
6.(2022 梧州)如图甲所示,一弹簧下端固定在容器的底部,上端与一个重为20N的正方体相连,此时水的深度为0.2m,弹簧的伸长量为4cm。在弹性限度内,弹簧产生的弹力F与其伸长量x之间的关系如图乙所示。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)正方体的质量;
(2)水对容器底部的压强;
(3)正方体浸在水中的体积。
7.(2022 广西)第十二届中国(南宁)国际园林博览会为打造“智慧园博”,引入纯电动无人驾驶观光车,供市民免费乘坐游览,如图所示。若观光车与乘客总质量为600kg,轮胎与地面的总接触面积为0.02m2,在园内某段平直路面上匀速行驶30m,用时10s,牵引力为2×103N,求:
(1)观光车行驶的速度;
(2)牵引力做的功;
(3)观光车静止在水平地面上时对地面的压强。
8.(2022 玉林)如图所示,一个底面积为200cm2的溢水杯放在水平桌面上,溢水口离其底部距离为20cm。已知弹簧原长为10cm,且弹簧每受1N的作用力其长度变化1cm。现将弹簧与底面积为100cm2的实心长方体A和溢水杯底部相连,此时弹簧被压缩,其弹力为2N;向溢水杯加水,当水深为16cm时,A刚好有一半浸入水中,此时弹簧长为12cm;继续向溢水杯加水,直至弹簧所受的弹力不再发生变化(在弹性限度内)。不计弹簧的重力、体积及其所受的浮力,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3。求:
(1)A的重力;
(2)A的一半浸入水中时A所受的浮力;
(3)A的密度;
(4)A的一半浸入水中与弹簧不再发生变化,溢水杯对桌面压强的变化量。
9.(2022 百色)如图所示是百色起义纪念公园内的一块景观石,其质量为5200kg,体积为2m3,景观石与底座的接触面积为1.3m2。求:
(1)景观石的密度;
(2)景观石的重力;
(3)景观石对底座的压强。
10.(2022 贵港)如图所示,水平地面上放置一个底面积为0.03m2薄壁圆柱形容器,容器侧面靠近底部有一控制出水的阀门K。边长为0.1m的正方体木块A体积的浸入水中,下方用细线T2系有重为3N的合金球B,B的体积是A体积的0.1倍。木块A上方的悬线T1能承受的最大拉力为5N,此时悬线T1处于松弛状态。(容器内的水足够深,不计细线的体积和质量,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)木块A受到的浮力大小;
(2)细线T2对合金球B的拉力大小;
(3)打开阀门K使水缓慢流出,当悬线T1断裂的一瞬间关闭阀门K,此时木块A排开水的体积为多少?
(4)若在悬线T1断裂的一瞬间关闭阀门K同时剪断细线T2,待木块A再次静止漂浮时,与悬线T1断裂的瞬间相比,容器底受到水的压强改变了多少?
11.(2022 玉林)如图所示,质量为200g的小车从斜面顶端由静止下滑,图中显示小车到达A、B、C三处的时刻(数字分别表示“时:分:秒”)。问:
(1)小车通过AB段、BC段的路程分别为多少m?
(2)小车通过AC段的平均速度为多少m/s?
(3)小车重力在BC段所做的功比在AB段所做的功多几分之几?
12.(2022 广西)某学习小组在完成压强知识的学习后,为深入了解压强的变化情况,将实心柱体甲和盛满水的薄壁轻质容器乙放置在水平地面上,如图所示,其中甲、乙底面积分别为2S、S,水的质量为m,D点距水面0.1m,ρ水=1.0×103kg/m3。将甲沿虚线切出一质量为m0的小物块(不吸水)放入乙中,小物块有四分之一的体积露出水面。
(1)求D处水的压强;
(2)求甲的密度;
(3)现有A、B、C三物体,相关信息如下表所示。
物体 A B C
密度 1.2ρ水 3.8ρ水 2.5ρ水
体积 2V 0.5V 2V
若要选择其中一个先后放在甲剩余部分的上部和放入乙中(均可浸没),使乙对地面的压强变化量大于甲剩余部分对地面的压强变化量,且乙对地面的压强p最大。请分析说明所选物体的理由,并计算出p的最大值。(结果用题中字母表示)
13.(2021 河池)乡村振兴建设中,小明家购买一批瓷砖装修新房,他想测量这批瓷砖的密度,小明先用弹簧测力计测量一小块瓷砖样品的重力,如图甲所示;接着他把样品浸没在水平桌面上容器内的水中,样品不触底,如图乙所示(不考虑瓷砖吸水)。已知容器底面积为0.01m2,重为5N,盛有20N的水,请帮小明计算;
(1)瓷砖样品浸没在水中时受到的浮力;
(2)这批瓷砖的密度;
(3)瓷砖样品浸没在水中时,容器对水平桌面的压强。
14.(2021 广西)若汽车在平直公路上10min内匀速行驶了13.8km,消耗汽油2kg,发动机的输出功率为46kW。汽油热值q为4.6×107J/kg。求:
(1)汽车行驶的速度;
(2)汽车牵引力做的功;
(3)汽车发动机的效率。
15.(2021 贺州)如图所示,水平桌面上放有一圆柱形溢水杯,它自重7N,底面积为300cm2,溢水口距杯底的高度为12cm,溢水杯中盛有高为10cm、质量为3kg的水。现将一体积为1000cm3、质量为2.7kg的正方体铝块缓慢浸没入水中,不计溢水杯的厚度。求:
(1)铝块放入水前,水对溢水杯底部的压强;
(2)铝块浸没在水中受到的浮力;
(3)铝块浸没在水中静止后,溢水杯对水平桌面的压强。
16.(2021 梧州)如图所示为某载人潜水器的示意图,该潜水器的质量为12t,若它在5min内从水面下潜到1800m深处作业。(g=10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3)求:
(1)潜水器的重力;
(2)潜水器下潜时的平均速度;
(3)潜水器在1800m深处受到海水的压强。
17.(2021 百色)如图所示为一款新型无人驾驶电动汽车,在某次性能测试中,汽车沿平直的公路匀速行驶,行驶过程中汽车受到的阻力为1500N,在180s的测试时间内汽车匀速行驶了1800m。求:
(1)汽车受到的牵引力;
(2)此过程中汽车牵引力所做的功;
(3)牵引力做功的功率。
18.(2021 百色)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,弹簧测力计示数与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示。(已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)物块完全浸没在水中时受到的浮力;
(2)物块的密度;
(3)物块刚好浸没时,水对物块下表面的压强。
19.(2021 玉林)如图所示,记录了两辆汽车在平直的公路上行驶时,在相同的时间内通过的路程。甲图中汽车做匀速运动,受到的阻力为1200N;乙图中汽车做加速运动。求:
(1)甲图中汽车的速度;
(2)乙图中汽车在前30s内的平均速度;
(3)甲图中汽车牵引力在40s内所做的功。
20.(2021 贵港)已知大山同学的质量为60kg,每只鞋底与地面的接触面积为0.015m2。大山在10s内用20N的水平拉力拉重为100N的物体沿拉力方向在水平地面上匀速前进了13m。(g取10N/kg)求:
(1)物体受到摩擦力的大小;
(2)大山前进的速度;
(3)拉力做功的功率;
(4)大山在水平地面上立正时对地面的压强。
21.(2021 贺州)随着科技的发展,低碳环保电瓶车的出现极大地方便了人们的出行。一天,小明的妈妈驾驶电瓶车送小明上学。假设小明的妈妈驾驶电瓶车是匀速行驶的,电瓶车的牵引力恒为100N,从家到学校的路程是1.5km,用时5min,求:
(1)电瓶车行驶的速度是多少m/s;
(2)电瓶车受到地面的摩擦力;
(3)电瓶车牵引力的功率。
22.(2021 玉林)如图甲所示,用弹簧测力计拉着一正方体物块处于静止状态,弹簧测力计的示数F为20N,物块的边长为0.1m。A、B两容器分别装有等高的水和酒精,容器液面高度比物块边长高,如图乙、丙所示。现将物块先后缓慢浸入 A、B两容器的液体中,当物块刚好浸没时,A、B两容器中弹簧测力计示数分别为F1和F2,且F1:F2=5:6。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)物块的质量;
(2)物块浸没在水中时所受浮力大小;
(3)酒精的密度;
(4)已知A容器底面积为B容器底面积的2.5倍。若物块浸没到水中后,水面升高了2cm,此时水对容器底部的压强为1.7×103Pa,则物块浸没到酒精中时,酒精对B容器底部的压强。
23.(2021 梧州)如图所示,利用滑轮把重为300N的物体从斜面底端沿斜面往上匀速拉动10m,物体升高了6m,所用时间为10s,该装置的机械效率为75%,绳子自由端拉力为F,其方向始终与斜面平行,求在此过程中:
(1)拉力做的有用功;
(2)拉力的大小;
(3)拉力的功率。
24.(2021 桂林)桂林经常使用喷雾车对街道进行降温除尘,总重为6×104N的喷雾车静止在水平路面上时,车轮与路面的总接触面积为0.15m2。某次作业中喷雾车在8×103N的牵引力作用下,以4m/s的速度水平匀速行驶了30s。求:
(1)静止时,喷雾车对水平路面的压强等于多少帕斯卡?
(2)在这30s内,牵引力对喷雾车做功等于多少焦耳?
25.(2021 广西)图甲为某自动注水装置的部分结构模型简图,底面积为200cm2的柱形水箱内装有质量为5kg的水,竖直硬细杆上端通过力传感器固定,下端与不吸水的实心长方体A连接。打开水龙头,水箱中的水缓慢排出,细杆对力传感器作用力F的大小随排出水的质量m变化的关系如图乙所示,当排出水的质量达到4kg时,A刚好全部露出水面,由传感器控制开关开始注水,不计细杆重力,水的密度为1×103kg/m3。求:
(1)开始注水时,水箱内的水受到的重力;
(2)A的密度;
(3)水从A上表面下降至传感器示数为零的过程,水箱底部受到水的压强变化量。
26.(2021 贵港)A、B、C是密度为ρ=4×103kg/m3的某种合金制成的三个实心球,A球质量为mA=80g,甲和乙是两个完全相同的木块,其质量为m甲=m乙=240g,若把B和C挂在杠杆的两边,平衡时如图1所示。若用细线把球和木块系住,在水中平衡时如图2所示,甲有一半体积露出水面,乙浸没水中。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)B、C两球的体积之比;
(2)细线对A球的拉力大小;
(3)C球的质量。
1.(2025 西乡塘区三模)如图1所示,柱形容器甲中装有2kg的水,柱形薄壁容器乙未装重物时漂浮在水面上,装入重物后,若乙仍漂浮于水面,可以根据乙浸入水中的深度得到重物的质量。,g取10N/kg)
(1)求图1容器甲中装有水的体积。
(2)若图1中水的深度为8cm,求图1中容器甲底部受到水的压强p甲。
(3)物理小组利用图1中容器甲、乙和足量的水(不考虑容器厚度)制作出可测量物体质量的“浮力秤”。如图2所示,容器乙底面积为100cm2,质量未知,将质量为400g的铁块放入容器乙中,静止时容器乙底面所受水的压强为500Pa。若容器乙的高度为12cm,求该“浮力秤”的最大称量值。(假设水足够深)
2.(2025 青秀区三模)近日,中国嫦娥六号完成了人类首次月背(the far side ofthe moon)月壤的采集,标志着中国建设月球基地更近了一步。为了确保月球基地建设的顺利进行,登月宇航员的训练也是很有必要的,其中浮力水槽训练可以帮助宇航员尽快适应月球的低重力环境。训练用的宇航服完全密封,且充入适当气体保持在水中体积不会被压缩,如图所示。已知宇航员质量51kg,宇航服120kg,训练时宇航服排开水的体积为0.150m3(不含配重),ρ衣=1×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)宇航员在水中5m深处受到的水的压强;
(2)不带配重时,宇航员对池底的压力;
(3)若要训练宇航员适应月球环境下的行走,需要宇航服外挂配重来模拟月球重力,即使得宇航员(含宇航服、配重)静止时对水平池底的总压力是其总重力的。已知配重的体积0.005m3,求配重的密度。
3.(2025 南宁一模)如图,甲、乙两个相同的轻质薄壁圆柱形容器(高为1m,底面积为0.05m2)放置在水平地面上,且容器内分别盛有深度都为0.8m的水和酒精。,,g取10N/kg)
(1)求水对甲容器底部的压强。
(2)求乙容器中酒精的质量。
(3)将实心球A先后缓慢放入甲、乙容器中,两容器都有液体溢出,且溢出酒精的体积为1×10﹣2m3,A在甲容器中漂浮但在乙容器中沉底,甲、乙容器对地面的压强增加量相同,求A的密度。
4.(2025 青秀区模拟)一个不吸水的长方体木块A,底面积为100cm2,高为5cm。如图甲所示,现将A放在容器中,缓慢往容器中注水(水的密度为1×103kg/m3),当水深3cm时,木块对容器底部压力恰好为0。
(1)容器底部受到水的压强;
(2)木块A的密度;
(3)古代有一种计时器称为“漏刻”,其计时原理是通过漏壶或箭壶中水量的均匀变化来度量时间。图乙为我国国家博物馆收藏的西汉时期的计时工具青铜漏壶。图丙为小文同学制作的简易受水壶模型,该模型含有薄壁圆柱形玻璃容器、标有刻度的箭尺,箭尺重力忽略不计,其底部与木块A相连。初始状态下,需要向容器内注水使木块漂浮进入工作状态。当向容器内均匀注水,可使标尺和浮块随水面匀速竖直上升,从而计时;当木块A上升至上表面刚好与容器上沿相平时,一个计时周期结束。已知容器高为50cm,底面积为600cm2,不计容器底和容器壁的厚度。求:
(a)计时周期结束时,容器内水的总质量;
(b)初始状态下,向容器内注水1650g时,请通过计算说明装置是否进入工作状态。
5.(2025 钦州一模)如图是某兴趣小组设计的“浸泡上漆器”结构简图。上漆器为圆柱体容器,其内部底面积为200cm2。装有适量油漆,已知油漆的密度为1.5×103kg/m3。待上漆的柱体A的底面积为50cm2,体积为800cm3,通过细绳与牵引设备、拉力传感器相连如甲图。现启动牵引设备使柱体A匀速缓慢下降,当浸入油漆的深度为8cm时,拉力传感器示数为F1;浸没时如乙图,拉力传感器示数为F2,F1:F2=13:10。求:
(1)柱体A浸入深度为8cm时,A底部受到的压强;
(2)柱体A浸没时的浮力;
(3)柱体A浸没时与未浸入前,油漆对容器底部的压强变化量Δp;
(4)柱体A的密度。
6.(2025 港南区一模)小陈同学借助压力传感开关设计了一款向水箱注水的自动控制简易装置。装置示意图如图所示。其外壳是敞口的圆柱形容器,容器底面积,距容器底面h0处固定一网状支撑板,圆柱体C放在支撑板的正中央。容器的左下角有智能注水口,水能够匀速注入容器内部,当圆柱体C刚好浮起时才会离开支撑板。随着液面升高,圆柱体C竖直上浮,当液面刚好上升到与撑杆底部相平时,停止注水,此时压力传感器对圆柱体C有28N的竖直向下的压力,注水体积为2×10﹣2m3,已知:h0=0.1m,圆柱体C重12N、底面积S=2×10﹣2m2。支撑板的厚度不计,g取10N/kg,。求:
(1)圆柱体C的质量;
(2)圆柱体C刚好浮起时,其受到的浮力;
(3)圆柱体C刚好浮起时,注入水的深度;
(4)停止注水时,容器底所受水的压强。
7.(2025 南宁模拟)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变化的图象,(水的阻力忽略不计,ρ水=1.0×103kg/m3)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2m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。
8.(2025 广西模拟)如图所示,重550N的工人站在水平地面上用滑轮组提起重760N的货物,货物匀速上升2m用的时间为10s,提升过程中工人的拉力为400N,提升过程中不计绳重和摩擦。求:
(1)在这次提升过程中,工人的拉力的功率;
(2)在这次提升过程中,滑轮组的机械效率;
(3)若该滑轮组所用绳子能承担的最大拉力为600N,该工人用这个滑轮组能提升的最大物重。
9.(2025 青秀区模拟)如图甲所示的“提子”是早前商店用来打酱油的器具,其模型由一个圆柱形容器和一根细长的柄构成(如图乙)。某提子的容器部分如图丙所示,质量m=200g,内高h1=10cm,外高h2=12cm,内底面积S1=27cm2,外底面积S2=30cm2,细长柄质量不计。如图丁所示是该提子漂浮在酱油中的示意图,已知圆柱形酱油桶装有20cm深的酱油,桶的底面积S3=90cm2,酱油密度ρ酱=1.2g/cm3,求:
(1)图丁中提子所受的浮力;
(2)未放入提子时,酱油对桶底的压强;
(3)在图丁中,继续将提子缓慢下放,使提子下底面浸入酱油的深度为6cm,此时人对长柄的作用力大小;
(4)在(3)的基础上继续向下缓慢放提子,直到提子的容器里面装满酱油且提子容器口再次与酱油面相平为止,这个过程中酱油对桶底的压强变化量。
10.(2025 西乡塘区模拟)A为质量分布均匀的长方体物块,质量为320g,各边长度如图甲所示。B为长方体薄壁容器,各边长度如图乙所示。A、B均静置于水平桌面上。水的密度为1.0×103kg/m3,取10N/kg。
(1)求A的密度是多少?
(2)图甲中A对水平桌面的压强为p1,将A放入B后,B对水平桌面的压强为p2,且p1:p2=2:1,求容器B受到的重力是多少牛顿?
(3)将A放入B后(与容器底接触不紧密),向B中缓慢加水,在A对B底部的压力恰好最小的所有情况中,分析并计算容器底对水平桌面的最小压强为多少帕?
11.(2025 南宁一模)学校开展“制作潜水器打捞装置”的活动,某小组设计的“潜水器”M如图甲所示,其材质为硬质塑料瓶(塑料瓶厚度不计),瓶身的总质量0.4kg,容积1200cm3。已知水的密度ρ水=1×103kg/m3,求:
(1)M浸没在水中时所受的浮力;
(2)M内部由工作舱和水舱构成,两舱之间密封且不连通,水舱通过软管与注射器相连,移动注射器活塞改变水舱中的气压实现沉浮。为实现M在水中能上浮、悬浮或下沉,且工作舱的体积最大,小组提出的两舱体积分配方案如表,请通过计算选择最符合要求的方案;
方案 工作舱体积V1/cm3 水舱体积V2/cm3
1 340 860
2 380 820
3 400 800
4 440 760
(3)为模拟打捞水下淤泥中的物体,如图乙,M通过细线连接与水槽底密合的长方体金属块A。打捞分两步进行:一是分离阶段,移动活塞,使金属块A与水槽底部分离;二是上浮阶段,改变水舱中的气压,使A随着M匀速上升。已知水槽中水深0.25m,A的重为2N、底面积为2×10﹣3m2、高为0.05m,不计水的阻力,求A与槽底恰好分离时和匀速上升时水舱中水所受重力的变化量。
12.(2025 北流市二模)2024年中国南极考察队首次在极地布放生态潜标。热爱探索的小明自制了一套潜标模型进行研究。如图所示,质量为1.5kg,高30cm的圆柱体A与边长为20cm的正方体B通过细线连接构成潜标。将其放置在底面积为500cm2的薄壁柱状盛水容器中,正方体B沉在水底,圆柱体A在浮力的作用下将细线刚好伸直(细绳不受力),整串潜标装置垂直于水面。此时细线长20cm,圆柱体A的下底面距水面5cm。已知A、B物体均不吸水,细线不可伸长。求:
(1)正方体B受到的浮力;
(2)水对容器底部的压力;
(3)调整潜标时,小明缩短连接AB的细绳,使得圆柱体A恰好有三分之一浸入水中,此时正方体B对容器底的压强为2000Pa,求正方体B的质量。
13.(2025 柳州一模)如图甲所示,底面积为200cm2的柱形容器内有圆柱体A,A的密度为0.6×103kg/m3,高为10cm,底面积为80cm2,容器内水深4cm。(g取10N/kg,水的密度为1×103kg/m3)
(1)求图甲中容器底受到的水的压强;
(2)求图甲中A对容器底的压强;
(3)若在容器中再放一块高为5cm、底面积为60cm2金属块B(ρB>ρ水),如图乙。求放入B后B受到水的浮力及水对容器底的压强的变化量。
14.(2025 青秀区一模)如图所示,水平桌面上放置甲、乙两圆柱形薄壁容器,两容器底部用细管相连。甲容器底面积为5×10﹣2m2,水深为0.2m;乙容器中放有底面积为2×10﹣2m2的圆柱形木块。现打开阀门K缓慢向乙容器中注水,水对乙容器底的压强p水与注水质量m水的关系如图丙所示,木块始终竖直,当注入水的质量等于0.5kg时,木块恰好漂浮。忽略圆柱体吸水、细管容积等次要因素。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)打开阀门前甲容器中水的质量;
(2)木块恰好漂浮时,乙容器内水的深度;
(3)打开阀门后,直到水不再流动时,乙容器的底面积和水对乙容器底部的压强。
15.(2025 鱼峰区三模)小理同学为了研究打捞铁牛的过程,建立了如图甲所示模型进行分析。用底面积为200cm2,高度为20cm的柱形容器模拟湖泊,用一个边长10cm的正方体泡沫浮漂A模拟打捞船,浮漂A中含有一个小型电动机可以收拉细线,浮漂A受到的总重力1N,用一个高5cm,底面积为40cm2的长方体物块B模拟湖底铁牛,B的密度为5g/cm3。开始时,浮漂A漂浮,物块B沉底,将A上的细线与B连接,细线刚好拉直无拉力,此时水面高度为16cm。然后打开电动机开关,牵引线开始自动匀速收缩,直到B的上表面和A的下表面接触时停止,如图乙是拉力随着时间变化的图像。求:
(1)当t=0s时A所受到浮力;
(2)当t=4s时,F的大小;
(3)打捞过程需要多长时间。
16.(2025 青秀区模拟)如图甲所示,课外兴趣组的同学们自制了一个潜水器,包含圆柱体形的主体和实心压载铁两部分,带有自动吸水、排水、丢弃压载铁等功能。其中主体部分底面积为100cm2,高度为48cm,水箱中无水时主体质量为3kg,下方两块相同压载铁每块体积均为100cm3,密度为5g/cm3,底面积与主体相同。容器的底面积为200cm2,高度为1.5m,容器中原有水的深度为1m,如图乙所示。现将潜水器水箱装满水,放入圆柱体形容器中,最终沉底如图丙所示。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)每块压载铁的重力;
(2)潜水器浸没时受到的浮力;
(3)潜水器沉底后,先抛掉一块压载铁,处于悬浮状态,模拟深海作业;完成作业后,再丢弃一块压载铁,会上浮至漂浮状态。(整个过程中,潜水器底部能始终保持与液面平行,忽略液体扰动等次要因素)求潜水器上浮至漂浮时,潜水器下表面距容器底部高度h。
17.(2025 兴宁区模拟)图甲是我国研制的用于修理大型船舰的船坞,其“凹”字形船舱两侧有墙,前后敞开,底部和坞墙内有浮箱,通过向浮箱内灌水、排水来实现浮沉。在某次作业中,往浮箱灌水使船坞下沉至甲板与海面齐平,如图乙所示,此时吃水深度为6m,排水量为6万吨;接着继续灌水,如图丙所示,船坞下沉至吃水深度为16m,排水量为8.4万吨,“MR”号待修船被牵引至船坞内;再从浮箱内抽出4.2×104m3的水,使船坞上浮至甲板与海面齐平,托起“MR”号待修船开始修理,如图丁所示。海水的密度取1.0×103kg/m3,求:
(1)图乙中船坞底部受到海水的压强;
(2)从图乙到图丙,船坞所受浮力的增加量;
(3)“MR”号待修船的质量。
18.(2025 象州县模拟)将一底部贴有橡皮膜的物体放入装有水的柱形容器中,物体静止时有的体积浸入水中,容器中水深h1为15cm,如图甲所示。已知物体的质量为0.24kg,圆柱形容器底面积S为100cm2。现通过注射器向物体底部的橡皮膜内注满某种配制液体后,物体在水中的位置如图乙所示,此时容器中水深h2为18.6cm,整个过程容器中的水未溢出,橡皮膜未破裂(ρ水=1.0×103kg/m3)。求:
(1)图甲中物体受到水的浮力;
(2)图甲中圆柱形容器底部受到水的压力;
(3)注入橡皮膜内液体的密度。
19.(2025 港北区模拟)如图甲为某水塔(水塔未画出)的自动监测的部分装置,该装置安装在水塔顶部且通过管道与塔内空间相连,监测装置外围是一个底面积为200cm2的水平放置的容器,距离底部20cm处有一排水口。容器底部固定了原长为10cm的弹簧,弹簧受到的外力F与其长度的变化量ΔL如图乙所示。底面积为100cm2的实心柱体A固定在弹簧顶端且始终保持竖直状态,当容器内没有水时A受到的弹力为2N;当容器中水深为16cm时,A刚好浸没一半,此时弹簧长度为12cm;当水位继续上升直至弹簧所受的弹力不再发生变化(在弹性限度内)时,监测装置发出警报信号。不计弹簧的重力、体积及其所受的浮力,。求:
(1)柱体A的质量;
(2)当弹簧自然伸长时,柱体A底部受到的液体压强;
(3)当弹簧长度为12cm时,柱体A受到的浮力;
(4)弹簧所受的弹力不再发生变化,容器中水的重力。
20.(2025 西乡塘区模拟)项目式学习小组在厨房观察到一个有趣的现象,他们把西红柿放入盛满水的盆子清洗时,从盆中溢出的水流入底部密封的水槽内,取出西红柿,又将西红柿放入水槽后,盆子浮了起来。经过思考,他们建立了以下模型研究盆子浮起的条件,如图所示,一个足够高的薄壁轻质圆柱形容器A放在水平桌面上,内放一个装满水的圆柱形容器B(B的厚度不计,且与A底部未紧密贴合)。已知:SA=500cm2,GB=2N,SB=300cm2,hB=20cm。正方体木块的棱长为10cm,ρ木=0.6g/cm3。求:
(1)木块的质量;
(2)木块缓慢放入容器B中,当木块最终静止时,A容器对桌面压强;
(3)若将A、B容器的水倒掉并擦干净容器,再在B容器中装满盐水,这时把多个同种材料、总体积为2000cm3的小球放入B容器的盐水中,发现这些球漂浮;再轻轻将小球都取出放入到A容器中漂浮后,B容器恰好漂浮起来,求这些小球的密度?(盐水密度为1.1g/cm3,取球的过程中未造成多余的盐水从B容器中溢出,不计球与容器壁的摩擦力)
21.(2025 玉林模拟)五一劳动节期间,小陈同学借助压力传感开关设计了一款向水箱注水的自动控制简易装置。装置示意图如图所示。其外壳是敞口的长方体容器,容器底面积S0=6×10﹣2m2,距容器底面h0处固定一支撑板,圆柱体放在支撑板的正中央。长方体的左下角有智能注水口,水能够匀速注入长方体容器内部,当圆柱体刚好浮起时才会离开支撑板。随着液面升高,圆柱体竖直上浮,当液面刚好上升到与压力传感器底面相平时,停止注水,此时压力传感器对圆柱体有28N的竖直向下的压力,注水体积为2×10﹣2m3。已知h0=0.1m,圆柱体底面积S=2×10﹣2m2,圆柱体重12N,支撑板的厚度不计,g取10N/kg。求:
(1)当圆柱体刚好浮起时,注入水的体积;
(2)当圆柱体仍在支撑板上时,圆柱体上表面到压力传感器的距离;
(3)当水刚好到达支撑板时,继续注水的体积为V,直至液面刚好上升到压力传感器时停止注水,这段过程中容器底受到的压强p与注水体积V(单位cm3)的函数关系式。
22.(2025 广西模拟)如图1所示,置于水平地面的薄壁容器上面部分为正方体形状,边长l1=4cm,下面部分也为正方体形状,边长l2=6cm,容器总质量m1=50g,容器内用细线悬挂的物体为不吸水的实心长方体,底面积S物=9cm2,下表面与容器底面距离l3=2cm,上表面与容器口距离l4=1cm,物体质量m2=56.7g。现往容器内加水,设水的质量为M,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。
(1)当M=58g时,水面还没有到达物体的下表面,求此时容器对水平地面的压强;
(2)当M=194g时,求水对容器底部的压力;
(3)当0≤M≤180g时,求出水对容器底部的压力F随M变化的关系式,并在图2中作出F﹣M图像。
23.(2025 七星区二模)如图甲,古代有一种计时器称为“漏刻”,其计时原理是通过受水壶中水量的均匀变化来度量时间。图乙为小文同学制作的简易受水壶模型,该模型由薄壁圆柱形玻璃容器、长方体浮块(不吸水)和标有刻度的标尺构成,标尺重力忽略不计,其底部与浮块相连,当向容器内均匀注水,可使标尺和浮块随水面匀速竖直上升,从而计时。已知容器高为50cm,底面积为600cm2;浮块重2N,高为5cm,底面积为50cm2。初始状态下,需要向容器内注水使浮块漂浮进入工作状态。工作状态下,从浮块刚漂浮到浮块上升至上表面刚好与容器上沿相平时为一个计时周期。不计容器底和容器壁的厚度,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)浮块进入工作状态时受到的浮力;
(2)浮块刚漂浮时,水对容器底的压强;
(3)请通过计算,分析从刚开始注水到上表面刚好与容器上沿相平的过程,并在丙图中大致画出此过程浮块上升的高度h随注入水的质量m变化的关系图线。
24.(2025 兴宁区模拟)“漏刻”是古代一种滴水计时的工具。项目式学习小组制作了一个漏刻,装置如图所示。播水壶不断滴水,受水壶内由标尺与浮块组成的浮箭上升后,通过指针指向浮箭上标尺的刻度即可读取时间。小组同学测得1min滴水的质量为80g,求:
(1)1刻钟(15min)滴水的体积;
(2)分析测算:圆筒形受水壶内部底面积600cm2,浮箭总重6N,长方体浮块的底面积300cm2、高3cm。受水壶内无水时,指针对应标尺的位置标记为“←开始滴水”。滴水后,当浮箭刚浮起时,此时受水壶内的水面高度;
(3)标尺定标:图丙的标尺上每一格表示1cm。请通过计算分析从注水开始到3刻钟(45min)水位上升的情况。并在丙图标尺上对应标出“←3刻钟”的位置的位置。
25.(2025 桂林一模)为了解决全家人夏季淋浴问题,小明的父亲利用一个金属桶、一个力的传感器(可以显示所受拉力和压力的大小)、一个圆柱体物体、一根质量不计的轻杆和自动控制系统制作了一个太阳能淋浴器。初步设计如图甲所示,金属桶内的圆柱体通过轻杆与力的传感器相连。圆柱体的底面积为0.001m2,圆柱体的高度为1m,当金属桶内没有水且圆柱体静止时,力的传感器的示数为9N,已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)圆柱体所受的重力;
(2)当圆柱体刚好浸没在水中时,力的传感器的示数;
(3)往金属桶中注水时,当圆柱体恰好浸没在水中时,自动控制系统关闭进水口,停止注水;在用水过程中,当力的传感器的示数变为9N时,自动控制系统打开进水口,开始往金属桶中注水。请通过计算说明,某次从自动控制系统打开进水口往金属桶注水到自动控制系统关闭进水口停止注水的过程中,力的传感器示数T与圆柱体底部在水面下的深度h之间的大小变化关系。并在图乙中作出对应关系图线。
26.(2025 都安县模拟)如图甲所示,一个一个边长为10cm,重力为6N的正方体木块,下面用一段长为15cm的细线(其质量与体积忽略不计)与木块相连,细线另一端固定在水平桌面上的薄壁圆柱形容器底部。现向容器中缓慢加水,直到装满容器,如图丙所示。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
(1)当容器内加入的水的深度为3cm时,木块没有倾斜,也没有浮起,如图乙所示,求此时水对容器底的压强。
(2)缓慢加水至木块对容器底部的压力恰好减为0(未画出),求此时容器内水的深度。
(3)求木块完全浸没在水中静止时细线对木块的拉力大小。
(4)请作出在缓慢加水过程中木块所受浮力F随容器内水的深度h变化的大致图象。
27.(2025 良庆区模拟)一个不吸水的实心圆柱体Q,底面积为0.01m2,高为0.3m,密度为0.5×103kg/m3。如图甲所示,现将Q放在容器中,缓慢往容器中注水(水的密度为1×103kg/m3,g取10N/kg),求:
(1)圆柱体Q的质量;
(2)当注入水的深度为0.1m时(此时Q未漂浮),Q受到的浮力;
(3)广西夏季雨水充沛,每逢暴雨,河水水位快速上涨,为了监测河水水位,某项目小组设计了“智能水位报警器”,如图乙所示。其由A、B两部分组成,A模拟控制器,B模拟河道。其中A内部高度为0.7m,顶部固定着压力传感器,当压力达到某一数值时,报警器会自动报警。在某次注水测试中,当注水到某一深度时,Q开始漂浮,随着注入水的深度增加,Q最终会与传感器接触,当Q露出水面长度为0.1m时,报警器恰好开始报警。请通过计算,分析从开始注水到报警器报警的过程,并在丙图中作出此过程Q底部受到水的压强p随注入水的深度h变化的关系图线。
28.(2025 青秀区模拟)某科技小组为学校的饮水机设计了一个“智能水箱”。如图所示,其外壳是敞口的长方体容器,距容器底面h0=0.2m处固定一支撑板,支撑板中心有面积为50cm2的小圆孔。浮子A是长、宽、高分别为10cm、10cm、20cm的实心均匀长方体,重力为12N,放在支撑板的正中央。浮子A周围有竖直光滑的固定装置(未画出),此装置能使浮子A在竖直方向上移动。容器的右下角有注水口,水能够匀速注入长方体容器内部,随着液面升高,浮子A竖直上浮;当压力传感器受到的压力为5N时,自动停止注水,饮水机开始工作。(支撑板和传感器的厚度不计,ρ水=1×103kg/m3)
(1)求浮子A的密度。
(2)求浮子A刚好浮起离开支撑板时,浸在水中的深度。
(3)为了节能环保,要使饮水机水箱内的水位比原设计低8cm就开始工作,在不改变浮子材料的情况下,重新调整浮子的参数。如浮子的底面积不变,改变浮子的高度通过计算判断是否可行,若可行,请算出符合标准的高度,若不可行,请说明理由。
29.(2025 兴宁区模拟)兴趣小组用厚壁容器(内有空腔)、轻软管制成潜水艇模型,开始下水试验:先把模型内空腔充满水,沉入水底,如图①;通过进气管打气,排出空腔内一半的水,模型上升至悬浮状态,如图②;再继续打气,排出空腔内所有存水,模型上升至水面漂浮,如图③,露出水面的体积为整个模型总体积的。若不计进气管和排水孔的体积,整个模型的总体积为3×10﹣3m3;全过程忽略水封空气的体积随压强的变化,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)模型的总重力G。
(2)模型内部空腔的容积V空。
(3)模型沉在水底时,受到底面的支持力N。
(4)请描绘出在缓慢打气过程中,模型露出水面的体积V1与空腔内的气体体积V2之间的关系图象,并列式说明。
30.(2025 兴宁区模拟)在一次研学活动中,小明体验了传统制麻油的过程,使用了如图甲所示的“油提子”压入油中,提取麻油时,感受到手受力变化很特殊,于是设计了如图乙所示的模型来研究。“油提子”的底面积为50cm2、高度为10cm,不计其厚度,“油提子”的杆可以视为轻质细杆,体积忽略不计。圆柱形容器中装有16cm深的水,将“油提子”开口朝上竖直缓慢浸入水中,当水面跟“油提子”开口齐平时,待液面稳定后再继续缓慢下降。细杆对“油提子”的力F随“油提子”下降深度h的关系如图丙所示。求:(水的密度为1×103kg/m3)
(1)“油提子”的质量;
(2)当h=7cm时,细杆对“油提子”的力的大小;
(3)当“油提子”打满水后,缓慢提出水面,待液面稳定后,此时水对容器底部的压强。
31.(2025 青秀区二模)如图甲所示的装置是可以测量物体质量的“浮力秤”。其中,圆柱形薄壁小筒的高H=20cm,小筒底部有黑色的配重块,配重块的质量为m0=200g(不计小筒和秤盘的质量)。“浮力秤”竖直漂浮在圆柱形大筒的水中,大筒的底面积S大=100cm2。当秤盘上不放物体时,小筒浸入水中深度为h0=10cm,此时水面在小筒上正对该“浮力秤”的零刻度线0。称量时把待测物体放入秤盘,此时水面在小筒所指的示数就是待测物体的质量。当小筒口刚好与大筒中的水面相平时就是“浮力秤”的最大称量值。已知大筒足够深,水的密度为ρ水=1×103kg/m3,求:
(1)当秤盘上不放物体时,小筒底部受到水的压强;
(2)该浮力秤的最大测量值;
(3)将秤盘去掉,用小筒和配重块制作“密度计”。如图乙所示,在将“密度计”分别放入水和酒精中确定密度的刻度线时,发现两条刻度线离得太近。这样制成的“密度计”分度值太大,精确度低。请你推导这两条刻度线的距离Δh和“密度计”的质量m、底面积S以及ρ酒精、ρ水的关系式,并根据关系式提出一种提高密度计精确度的方案。
32.(2025 柳州二模)校园科技节举行智能潜水器项目比赛。某小组按要求制作了柱形潜水器,它的底面积S1=0.01m2,高h1=0.15m,密度ρ1=0.6×103kg/m3。潜水器内部密封有智能电磁铁和传感器,漂浮在装有水、足够高的圆柱形容器中,容器置于水平铁板上,如图所示。已知水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
(1)潜水器的质量是多少?
(2)水对潜水器底部的压强是多少?
(3)若容器底面积S2=0.03m2,水深h2=0.3m。该小组模拟比赛过程如下:启动潜水器,其内部开关闭合,传感器自动测出潜水器底部到水面的距离x,并自动调整电磁铁电流,改变潜水器与铁板间的吸力F的大小,使潜水器缓慢匀速下沉,完全浸入水中后,继续保持F随x变化的关系,加速下沉直至容器底;在容器底停留片刻后,调整电磁铁电流,保持潜水器缓慢匀速上浮回到原出发处。通过计算,求出潜水器下潜到达容器底时吸力F的大小,并简要说明潜水器上升过程中吸力F随潜水器底部到水面距离x的变化情况。
五年真题参考答案与试题解析
1.【考点】压强的公式的应用;液体压强的公式及计算;功的简单计算.版权所有
【专题】计算题;压强、液体的压强;应用能力.
【解答】(1)正方体物块A的重力G=mg=1kg×10N/kg=10N,
底面积S=0.05m×0.05m=2.5×10﹣3m2,
物块A对容器底部的压力:
F=G=10N,
物块A对容器底部的压强:
p4×103Pa;
(2)水对容器底部的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa;
正方体玻璃容器的底面积:
S1=0.2m×0.2m=0.04m2,
往容器内缓慢注水,物块A不上浮,总体积:
V总=S1h=0.04m2×0.04m=1.6×10﹣3m3,
物块A浸入水的体积V浸=Sh=2.5×10﹣3m2×0.04m=1×10﹣4m3,
注入水的体积:
V水=V总﹣V浸=1.6×10﹣3m3﹣1×10﹣4m3=1.5×10﹣3m3,
(3)质量为5615kg的水体积为V′5.615×10﹣3m3=5615cm3,
A的体积为VA=(5cm)3=125cm3,
容器的容积为V容=(0.2m)3=0.008m3=8000cm3,
B的密度为ρB0.6×103kg/m3<ρ水,
则B漂浮时受到的浮力为F浮=GB=mBg=0.6kg×10N/kg=6N,
则B漂浮时排开水的体积为V排6×10﹣4m3=600cm3,
B漂浮时浸入水的深度为h浸6cm,
因为(6cm+5cm)×20cm×20cm=4400cm3<5615cm3,
所以最终B漂浮;
因为600cm3+5615cm3+1500cm3+125cm3=7840cm3<8000cm3,
所以水没有溢出,则最终水深为h19.6cm,
则B上升的高度为h0=h﹣hA﹣h浸=19.6cm﹣5cm﹣6cm=8.6cm=0.086m,
则水对物块B所做的功为W=Gh0=mBgh0=0.6kg×10N/kg×0.086m=0.516J。
答:(1)物块A对容器底部的压强4×103Pa;
(2)水对容器底部的压强是400Pa,注入水的体积1.5×10﹣3m3;
(3)水对物块B所做的功0.516J。
2.【考点】功率的计算;速度公式的简单计算;功的简单计算.版权所有
【专题】功、功率、机械效率;应用能力.
【解答】(1)货轮的速度:v4m/s;
(2)牵引力做的功:W=Fs=5×105N×200m=1×108J;
(3)牵引力的功率:P2×106W。
答:(1)货轮行驶的速度是4m/s;
(2)牵引力做的功是1×108J;
(3)牵引力的功率是2×106W。
没有
3.【考点】液体压强的公式及计算;密度的简单计算;压强的公式的应用.版权所有
【专题】其他综合题;应用能力.
【解答】(1)水对B容器底部的压强pB=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
(2)阀门K打开前,PA就是物块对容器底的压强,当pB=2pA时,pA1000Pa;
由pA=ρ物gh物得:物块密度为ρ物0.5×103kg/m3;
(3)物块体积:V物=S物h物=50×10﹣4m2×0.2m=1×10﹣3m3;
由ρ得:物块质量m物=ρ物V物=0.5×103kg/m3×1×10﹣3m3=0.5kg;
则物块的重力G物=m物g=0.5kg×10N/kg=5N;
阀门K打开后,水从B容器进入A容器,当物块刚好漂浮时,有F浮=G物=5N;
由F浮=G排=ρ水gV排得:排开水的体积V排5×10﹣4m3;
进入A容器中水的深度:h′0.1m。
答:(1)阀门K打开前,水对B容器底部的压强pB为2000Pa;
(2)物块的密度为0.5×103kg/m3;
(3)水进入A容器中的深度为0.1m。
4.【考点】浮力综合问题的分析与计算;力的合成与应用;液体压强的公式及计算;阿基米德原理的理解.版权所有
【专题】计算题;压强、液体的压强;浮力;浮沉的应用;应用能力.
【解答】(1)初始时,A的一部分浸入水中,轻杆对A、B没有力的作用,说明此时A刚好漂浮,
由物体的漂浮条件可知,此时A所受浮力:F浮=GA=4N;
(2)由F浮=ρ液gV排可知,A漂浮时排开水的体积:
V排4×10﹣4m3=400cm3,
由V=Sh可知,A浸入水的深度:
h10.02m;
(3)设B刚好被拉起时,A浸入水中的深度为h浸,
由题意可知,B刚好被拉起时,B受到水的压强:
p=ρ水gh=ρg(h浸+l),
B受到水的压力:
F压=pS2=ρg(h浸+l)S2,
杆对A的拉力:
F拉=F压=ρg(h浸+l)S2,
A受到的浮力:
F浮'=ρ水gV排'=ρ水gS1h浸,
A受到竖直向下的重力、杆对A的拉力和竖直向上的浮力,由力的平衡条件可知:
F浮'=GA+F拉,
即ρ水gS1h浸=GA+ρg(h浸+l)S2,
则A浸入水中的深度:
h浸0.12m,
由题意可知,此时杆对B的拉力:
F=F拉=ρg(h浸+l)S2=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.12m+0.08m)×0.01m2=20N;
(4)设增大B的面积后,B刚好被拉起时,A浸入水中的深度为h浸',
由(3)可知,此时A浸入水中的深度:
h浸'0.17m>H=0.16m,即A浸入水中的深度大于浮筒A的高度0.16m,故该方案不可行。
答:(1)A所受浮力的大小为4N。
(2)A浸入水的深度为0.02m。
(3)当水面升高到某位置时,B刚好被拉起使水箱排水,此时杆对B的拉力为20N;
(4)该方案不可行。
5.【考点】功率的计算;滑轮组绳子上的拉力;滑轮组中的相关计算;滑轮、滑轮组机械效率的计算.版权所有
【专题】应用题;功、功率、机械效率;应用能力.
【解答】(1)由图可知,n=3;不计绳重和摩擦,则拉力F(G物+G动)(500N+100N)=200N;
(2)拉力端移动的距离:s=3h=3×6m=18m,
拉力做功:W总=Fs=200N×18m=3600J,
拉力做功的功率:
P120W;
(3)滑轮组对重物做的功:
W有=Gh=500N×6m=3000J;
滑轮组的机械效率:
η100%100%≈83.3%,
答:(1)拉力的大小为200N;
(2)拉力的功率为120W;
(3)滑轮组的机械效率为83.3%。
6.【考点】液体压强的公式及计算;阿基米德原理的理解;密度的简单计算.版权所有
【专题】应用题;重力、弹力、摩擦力;压强和浮力;分析、综合能力.
【解答】(1)由G=mg可得,正方体的质量:
m2kg;
(2)水对容器底部的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
(3)由图乙可知,弹簧产生的弹力F与其伸长量x成正比,且F=4N时,伸长量x=2cm,
设弹簧的伸长量为4cm时弹簧产生的弹力为F′,
则有:,
解得:F′=8N,
此时正方体受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、弹簧的拉力作用处于平衡状态,
由正方体受到的合力为零可得:F浮=G+F′=20N+8N=28N,
由F浮=ρ液gV排可得,正方体浸在水中的体积:V浸=V排2.8×10﹣3m3。
答:(1)正方体的质量为2kg;
(2)水对容器底部的压强为2000Pa;
(3)正方体浸在水中的体积为2.8×10﹣3m3。
7.【考点】速度公式的应用;压强的公式的应用;功的简单计算.版权所有
【专题】长度、时间、速度;压强、液体的压强;功、功率、机械效率;分析、综合能力.
【解答】(1)观光车行驶的速度为:v3m/s;
(2)牵引力做的功为:W=Fs=2×103N×30m=6×104J;
(3)观光车静止在水平地面上时对地面的压力等于自身的重力,则观光车对地面的压力为:
F压=G=mg=600kg×10N/kg=6000N,
所以观光车静止在水平地面上时对地面的压强为:
p3×105Pa。
答:(1)观光车行驶的速度为3m/s;
(2)牵引力做的功为6×104J;
(3)观光车静止在水平地面上时对地面的压强为3×105Pa。
8.【考点】浮力综合问题的分析与计算;密度的简单计算;压强的公式的应用;液体压强的公式及计算.版权所有
【专题】计算题;密度及其应用;重力、弹力、摩擦力;压强、液体的压强;浮力;应用能力.
【解答】(1)没有加水时,A受到竖直向下的重力和弹簧对A竖直向上的弹力,由二力平衡条件可知,A的重力:G=F0=2N;
(2)A刚好有一半浸入水中,此时弹簧长为12cm,由题意可知,此时弹簧被拉伸,对A产生的弹力为对A竖直向下拉力,
由题意可知,当弹簧长为12cm时,弹簧的拉力:F1=(12cm﹣10cm)×1N/cm=2N,
此时A受到竖直向下的重力、拉力和竖直向上的浮力,由力的平衡条件可知,A的一半浸入水中时受到的浮力:F浮=G+F1=2N+2N=4N,
(3)由F浮=ρ液gV排可知,A刚好有一半浸入水中时排开水的体积:V排4×10﹣4m3,
则A的体积:V=2V排=2×4×10﹣4m3=8×10﹣4m3=800cm3,
由m0.2kg,
因此A的密度:ρ0.25×103kg/m3;
(4)由V=Sh可知,A的高度:hA8cm,
则A刚好有一半浸入水中时,溢水杯中水的体积:V水1=200cm2×12cm+(200cm2﹣100cm2)8cm=2800cm3,
此时溢水杯中水的重力:G水1=m水1g=ρ水V水1g=1.0×103kg/m3×10N/kg×2800×10﹣6m3=28N;
由阿基米德原理原理可知,当A浸没后A受到的浮力不再发生变化,由力的平衡条件可知,此时弹簧的弹力不再发生变化,
由F浮=ρ液gV排可知,A浸没时受到的浮力:F浮没=2F浮=2×4N=8N,
由力的平衡条件可知,此时弹簧对A的拉力:F=F浮没﹣G=8N﹣2N=6N,
由题意可知,此时弹簧的长度:L2=10cm16cm,
则此时水面的高度:h=L2+hA=16cm+8cm=24cm>20cm,
故弹簧不再发生变化时,A不会浸没,
因此弹簧不再发生变化时,溢水杯中的到达溢口,即当溢水杯最后的水溢出后,弹簧测力计的示数不再发生变化,
设此时A浸在水中的深度为Lcm,则A排开水的体积:V排1=100cm2×Lcm=100Lcm3,
此时A受到的浮力:F浮1=ρ水gV排1=1.0×103kg/m3×10N/kg×100L×10﹣6m3=LN;
此时弹簧对A的拉力:F2=(20cm﹣Lcm﹣10cm)×1N/cm=(10cm﹣Lcm)×1N/cm=(10﹣L)N,
由力的平衡条件有:F浮1=G+F2,
即LN=2N+(10﹣L)N,
解得:L=6,
即弹簧测力计的示数不再发生变化时,A浸在水中的深度为6cm,
此时溢水杯中水的体积:V水2=200cm2×20cm﹣100cm2×6cm=3400cm3,
溢水杯中水的重力:G水2=m水2g=ρ水V水2g=1.0×103kg/m3×10N/kg×3400×10﹣6m3=34N;
因为溢水杯对水平桌面的压力大小等于溢水杯、水和A的重力之和,加水前后溢水杯的重力、A的重力均没有发生变化,因此溢水杯对桌面压力的变化量:ΔF=G水2﹣G水1=34N﹣28N=6N,
则溢水杯对桌面压强的变化量:Δp300Pa。
答:(1)A的重力为2N;
(2)A的一半浸入水中时A所受的浮力为4N;
(3)A的密度为0.25×103kg/m3;
(4)A的一半浸入水中与弹簧不再发生变化,溢水杯对桌面压强的变化量为300Pa。
9.【考点】压强的公式的应用;密度的简单计算;重力的计算.版权所有
【专题】应用题;压强、液体的压强;应用能力.
【解答】(1)景观石的密度:
ρ2.6×103kg/m3;
(2)景观石受到的重力G=mg=5200kg×9.8N/kg=5.096×104N;
(3)景观石对底座的压强p3.92×104Pa。
答:(1)景观石的密度为2.6×103kg/m3;
(2)景观石受到的重力为5.096×104N;
(3)景观石对底座的压强为3.92×104Pa。
10.【考点】浮力综合问题的分析与计算;力的合成与应用;液体压强的公式及计算;阿基米德原理的理解.版权所有
【专题】定量思想;压强、液体的压强;浮力;应用能力.
【解答】
(1)由题知,此时木块总体积的浸入水中,则V排V木(0.1m)3=9×10﹣4m3,
木块A受到的浮力大小为:
F浮A=ρ水V排g=1×103kg/m3×9×10﹣4m3×10N/kg=9N;
(2)B的体积为:
VB=0.1VA=0.1×(0.1m)3=1×10﹣4m3,
小球B受到的浮力大小为:
F浮B=ρ水VBg=1×103kg/m3×1×10﹣4m3×10N/kg=1N;
细线T2对合金球B的拉力大小为:
FB=G﹣F浮B=3N﹣1N=2N;
(3)物体A的重力为:
GA=F浮A﹣FB=9N﹣2N=7N
当细绳即将断裂时,由力的平衡条件可得A物体此时的浮力为:F浮′+F拉最大=GA+FB,
设此时木块排开水的体积为V排′,则:
ρ水V排′g+F拉最大=GA+FB,
即:1×103kg/m3×V排′×10N/kg+5N=7N+2N,
解得:V排′=4×10﹣4m3;
(4)若在悬线T1断裂的一瞬间关闭阀门K同时剪断细线T2,待木块A再次静止漂浮时,浮力等于物体A的重力,浮力为7N,
根据F浮A″=ρ水V排″g知得排开水的体积为:
V排″7×10﹣4m3,
排开水的体积增加量:
ΔV排=V排″﹣V排′=7×10﹣4m3﹣4×10﹣4m3=3×10﹣4m3;
水面上升的高度:
Δh0.01m,
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加量:
Δp=ρgΔh=1×103kg/m3×10N/kg×0.01m=100Pa。
答:(1)木块A受到的浮力大小为9N;
(2)细线T2对合金球B的拉力大小为2N;
(3)打开阀门K使水缓慢流出,当悬线T1断裂的一瞬间关闭阀门K,此时木块A排开水的体积为4×10﹣4m3;
(4)若在悬线T1断裂的一瞬间关闭阀门K同时剪断细线T2,待木块A再次静止漂浮时,与悬线T1断裂的瞬间相比,容器底受到水的压强改变了100Pa。
11.【考点】平均速度;功的简单计算.版权所有
【专题】应用题;长度、时间、速度;应用能力.
【解答】
(1)由图可知:sAB=10.00dm﹣6.00dm=4.00dm=40.0cm=0.400m;
sBC=6.00dm﹣1.00dm=5.00dm=0.500m,
(2)由图可知:sAC=10.00dm﹣1.00dm=9.00dm=0.900m;tAC=23s﹣20s=3s;
小车通过AC段的平均速度为:
vAC0.3m/s;
(3)设斜面的角度为α,小车重力在BC段所做的功:
W1=GsBC×sinα=0.5Gsinα,
小车重力在AB段所做的功:
W2=GsAB×sinα=0.4Gsinα,
小车重力在BC段所做的功比在AB段所做的功多:
ΔW=W1﹣W2=0.5Gsinα﹣0.4Gsinα=0.1Gsinα,
小车重力在BC段所做的功比在AB段所做的功多即四分之一。
答:(1)小车通过AB段、BC段的路程分别为0.400m,0.500m;
(2)小车通过AC段的平均速度为0.3m/s;
(3)小车重力在BC段所做的功比在AB段所做的功多四分之一。
12.【考点】液体压强的变化量问题;压强的公式的应用;压强的变化量;液体压强的公式及计算.版权所有
【专题】其他综合题;分析、综合能力.
【解答】
(1)D处水的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1.0×103Pa;
(2)小物块有四分之一的体积露出水面,说明物块漂浮,排开体积V排V;
F浮=G,ρ水gV=ρgV,解得ρρ水1.0×103kg/m3=0.75×103kg/m3;
(3)要使乙对地面的压强p最大,即乙对地面的压力最大,乙对地面的压力等于容器、液体和物体的总重力。
当A浸没乙中,排开水的重力G1=ρ水g×2V=2ρ水gV,物体重力GA1=1.2ρ水g×2V=2.4ρ水gV,
乙对地面的压强变化量:Δp乙1,
甲剩余部分对地面的压强变化量:Δp甲1;因Δp乙1<Δp甲1,故A不符合;
当B浸没乙中,排开水的重力:G2=ρ水g×0.5V=0.5ρ水gV,
物体的重力:GA2=3.8ρ水g×0.5V=1.9ρ水gV,
乙对地面的压强变化量:Δp乙2,
甲剩余部分对地面的压强变化量:Δp甲2;因Δp乙2>Δp甲2,故B符合;
当C浸没乙中,排开水的重力:G3=ρ水g×2V=2ρ水gV,
物体的重力:GA3=2.5ρ水g×2V=5ρ水gV,
乙对地面的压强变化量:Δp乙3,
甲剩余部分对地面的压强变化量:Δp甲3;因Δp乙3>Δp甲3,故C符合;
所以选物体为C,p的最大值。
答:(1)D处水的压强是1.0×103Pa;
(2)甲的密度0.75×103kg/m3;
(3)所选物体为C,p的最大值。声明:试题解析著作权属所有,未经书面同意,不得复制发布日期:20
13.【考点】压强的公式的应用;称重法测量浮力;利用阿基米德原理进行简单计算;密度的简单计算.版权所有
【专题】计算题;密度及其应用;压强、液体的压强;浮力;应用能力.
【解答】(1)由图可知瓷砖在空气中的重力和瓷砖浸没在水里时弹簧测力计的示数,则瓷砖样品浸没在水中时受到的浮力:F浮=G﹣F示=1N﹣0.5N=0.5N;
(2)瓷砖样品的体积即瓷砖样品浸没在水中的体积:V=V排5×10﹣5m3,
瓷砖样品的质量:m0.1kg,
这批瓷砖的密度:ρ2×103kg/m3;
(3)瓷砖样品浸没在水中时,其受到的浮力即瓷砖对水的压力,所以容器对水平桌面的压力:F=G容+G水+F浮=5N+20N+0.5N=25.5N,
容器对水平桌面的压强:P2550Pa。
答:(1)瓷砖样品浸没在水中时受到的浮力为0.5N;
(2)这批瓷砖的密度为2×103kg/m3;
(3)瓷砖样品浸没在水中时,容器对水平桌面的压强为2550Pa。
14.【考点】速度公式的应用;功率的计算;热机的效率公式与计算.版权所有
【专题】计算题;比热容、热机、热值;长度、时间、速度;功、功率、机械效率;应用能力.
【解答】(1)汽车在该路段的速度v23m/s;
(2)根据P可知汽车牵引力做的功W=Pt=46×103W×10×60s=2.76×107J;
(3)汽油完全燃烧放出的热量Q放=q汽油m=4.6×107J/kg×2kg=9.2×107J,
汽车发动机的效率η30%。
答:(1)汽车行驶的速度为23m/s;
(2)汽车牵引力做的功为2.76×107J;
(3)汽车发动机的效率为30%。
15.【考点】压强的公式的应用;液体压强的公式及计算;利用阿基米德原理进行简单计算.版权所有
【专题】计算题;压强、液体的压强;应用能力.
【解答】(1)水对溢水杯底部的压强p1=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1.0×103Pa,
(2)因为铝块浸没在水中,V排=V物=1000cm3=1×10﹣3m3,
铝块浸没在水中受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N,
(3)铝块放入后,溢出水的体积V溢出=V水+V铝﹣V溢水杯=300cm2×10cm+1000cm3﹣300cm2×12cm=400cm3=4×10﹣4m3,
溢出水的重力G溢出=ρ水V溢出g=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣4m3=4N,
溢水杯内水的重力G水=m水g=3kg×10N/kg=30N,
铝块的重力G铝=m铝g=2.7kg×10N/kg=27N,
溢水杯对水平桌面的压力F=G杯+G水+G铝﹣G溢出=7N+30N+27N﹣4N=60N,
溢水杯底面积S=300cm2=3×10﹣2m2,
溢水杯对水平桌面的压强p22000Pa。
答:(1)铝块放入水前,水对溢水杯底部的压强为1.0×103Pa;
(2)铝块浸没在水中受到的浮力为10N;
(3)铝块浸没在水中静止后,溢水杯对水平桌面的压强为2000Pa。
16.【考点】液体压强的公式及计算;平均速度;重力的计算.版权所有
【专题】计算题;长度、时间、速度;重力、弹力、摩擦力;压强、液体的压强;应用能力.
【解答】(1)潜水器的重力:G=mg=12×103kg×10N/kg=1.2×105N;
(2)潜水器下潜时的平均速度:v6m/s;
(3)潜水器在1800m深处受到海水的压强:p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1800m=1.8×107Pa。
答:(1)潜水器的重力为1.2×105N;
(2)潜水器下潜时的平均速度为6m/s;
(3)潜水器在1800m深处受到海水的压强为1.8×107Pa。
17.【考点】功率的计算;根据运动状态件判断物体的受力情况;功的简单计算.版权所有
【专题】定量思想;功、功率、机械效率;应用能力.
【解答】(1)由于汽车匀速行驶,所以汽车受到的牵引力等于阻力,
即F牵引=F阻=1500N,
(2)此过程中汽车牵引力做功为:
W=Fs=1500N×1800m=2.7×106J;
(3)汽车牵引力做功的功率为:
P1.5×104W。
答:(1)汽车受到的牵引力为1500N;
(2)此过程中汽车牵引力所做的功2.7×106J;
(3)牵引力做功的功率为1.5×104W。
18.【考点】浮力的图像问题;密度的简单计算;液体压强的公式及计算;称重法测量浮力;利用阿基米德原理进行简单计算.版权所有
【专题】计算题;浮力;应用能力.
【解答】
(1)由图像可知,弹簧测力计的最大示数F最大=8N,此时物块未浸入水中,则物块重力G=F最大=8N;
物块全浸入时弹簧测力计的示数F示=4N,
受到的浮力:
F浮=G﹣F示=8N﹣4N=4N;
(2)由F浮=ρ水gV排得物块的体积:
V=V排4×10﹣4m3,
物块的质量:
m0.8kg,
物块的密度:ρ物2×103kg/m3;
(3)由图乙可知,h=4cm=0.04m时物块刚好浸没水中,
物块刚好浸没时物块下表面受到水的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa。
答:(1)物块完全浸没在水中受到的浮力为4N;
(2)物块的密度2×103kg/m3;
(3)物块刚好浸没时,水对物块下表面的压强为400Pa。
19.【考点】速度公式的应用;功的简单计算;平均速度.版权所有
【专题】常规题型;分析、综合能力.
【解答】(1)甲图汽车做匀速直线运动,速度为;
(2)乙图汽车30s内通过的路程为s=750m,则这段时间内的平均速度为;
(3)甲图中40s内牵引力做的功为W=Fs=1200N×1200m=1.44×106J。
答:(1)甲图中汽车的速度为30m/s;
(2)乙图中汽车在前30s内的平均速度为25m/s;
(3)甲图中汽车牵引力在40s内所做的功为1.44×106J。
20.【考点】功率的计算;速度公式的简单计算;根据运动状态件判断物体的受力情况;压强的公式的应用.版权所有
【专题】计算题;长度、时间、速度;压强、液体的压强;功、功率、机械效率;应用能力.
【解答】
(1)物体在水平地面上匀速前进,所受拉力和摩擦力为平衡力,大小相等,
故物体受到摩擦力f=F拉=20N;
(2)大山前进的速度:v1.3m/s;
(3)拉力做功的功率:PF拉v=20N×1.3m/s=26W;
(4)大山在水平地面上立正时对地面的压力:F压=G人=m人g=60kg×10N/kg=600N,
则大山立正时对水平地面的压强:p2×104Pa。
答:(1)物体受到摩擦力的大小为20N;
(2)大山前进的速度为1.3m/s;
(3)拉力做功的功率为26W;
(4)大山在水平地面上立正时对地面的压强为2×104Pa。
21.【考点】速度公式的应用;功率的计算.版权所有
【专题】计算题;长度、时间、速度;功、功率、机械效率;应用能力.
【解答】
(1)小明的妈妈骑车的时间t=5min=300s,路程s=1500m,
则小明的妈妈骑车的速度:
v5m/s;
(2)自行车匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等。
电瓶车受到地面的摩擦力f=F牵=100N;
(3)电瓶车牵引力的功率:
PF牵v=100N×5m/s=500W。
答:(1)小明骑车的速度是5m/s;
(2)电瓶车受到地面的摩擦力为100N;
(3)小明的妈妈骑车的功率是500W。
22.【考点】浮力综合问题的分析与计算;密度的简单计算;液体压强的公式及计算;称重法测量浮力;阿基米德原理的理解.版权所有
【专题】计算题;压强、液体的压强;浮力;分析、综合能力.
【解答】(1)如图甲,物块的重力是20N,则物块的质量m2kg。
(2)物块的边长为a=0.1m,则物块的体积V=a3=(0.1m)3=0.001m3,
物块浸没在水中受到的浮力F浮水=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N。
(3)物块浸没在水中弹簧测力计示数F1=G﹣F浮水=20N﹣10N=10N,
物块浸没在水中弹簧测力计示数F2=G﹣F浮酒=20N﹣F浮酒,
因为F1:F2=5:6,
则,,
则物块浸没在酒精中受到的浮力F浮酒=8N,
由阿基米德原理得,F浮酒=ρ水gV排=ρ水gV,
8N=ρ酒×10N/kg×0.001m3,
酒精的密度ρ酒=0.8×103kg/m3。
(4)若物块浸没到水中后,此时水对容器底部的压强为1.7×103Pa,
根据液体压强公式得,则此时容器中水的深度h0.17m,
物块浸没到水中后,水面升高了Δh水=2cm=0.02m,
则A容器中原来水的深度h0=h﹣Δh水=0.17m﹣0.02m=0.15m,
A和B容器中液体深度相同,则酒精深度为h0=0.15m。
已知A容器底面积为B容器底面积的2.5倍,设B容器的底面积是S,则A容器底面积是2.5S,
设物块浸没在酒精中,酒精升高的高度是Δh酒,
则,2.5S×Δh水=S×Δh酒,
则,2.5S×0.02m=S×Δh酒,
则,酒精升高的高度是Δh酒=0.05m,
B容器中酒精深度h'=h0+Δh酒=0.15m+0.05m=0.2m,
酒精对B容器底的压强p'=ρ酒gh'=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.2m=1.6×103Pa。
答:(1)物块的质量是2kg;
(2)物块浸没在水中时所受浮力是10N;
(3)酒精的密度是0.8×103kg/m3;
(4)酒精对B容器底部的压强是1.6×103Pa。
23.【考点】功率的计算;有用功、额外功与总功;斜面机械效率的计算.版权所有
【专题】计算题;功、功率、机械效率;分析、综合能力.
【解答】已知物体的重力G=300N,物体升高高度h=6m,物体沿斜面向上移动的距离s′=10m,所用时间t=10s。
(1)根据题意拉力做的有用功:
W有=Gh=300N×6m=1800J;
(2)由η75%得总功:
W总2400J,
由图可知,动滑轮上绳子的段数n=2,则绳子端移动的距离s=2s′=2×10m=20m,
由W总=Fs得拉力:
F120N;
(3)拉力做功的功率:
P240W。
答:(1)拉力做的有用功为1800J;
(2)拉力的大小为120N;
(3)拉力的功率为240W。
24.【考点】压强的公式的应用;功的简单计算.版权所有
【专题】常规题型;应用能力.
【解答】(1)喷雾车对水平路面的压力为:F=G=6×104N;
喷雾车对水平路面的压强为:;
(2)由可得喷雾车30s内行驶的路程为:s=vt=4m/s×30s=120m;
牵引力所做得功为:W=Fs=8×103N×120m=9.6×105J。
答:(1)静止时,喷雾车对水平路面的压强等于4×105Pa;
(2)在这30s内,牵引力对喷雾车做功等于9.6×105J。
25.【考点】利用阿基米德原理求物体的体积;重力的计算;液体压强的公式及计算;液体压强的变化量问题;阿基米德原理的理解.版权所有
【专题】应用能力;分析、综合能力.
【解答】(1)水箱内剩余水的重力为:G剩=m剩g=(5kg﹣4kg)×10N/kg=10N;
(2)由图乙可知,在排水量为0~1kg范围内,F不变,A受到细杆对它竖直向下的压力和重力以及竖直向上的浮力作用且F浮=F+G,A处于浸没状态,即VA=V排,排水前A上表面上方水的质量为1kg;
在F从零增大到2N的范围内,A受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力、细杆对A竖直向上的拉力的作用,
且G=F+F浮,在排水量为4kg时,A受到的浮力为零,即GA=F拉=2N;
当A完全浸没时受到的浮力为:F浮=GA+F压=2N+8N=10N,
A的体积为:VA=V排,
A的密度为:;
(3)从排水量1kg~4kg的过程中,水位下降的高度为:①
A的底面积为:②
由①②可得:SA=5×10﹣3m2;
从排水量1kg到F减小为零的范围内,A受到细杆对它竖直向下的压力和重力以及竖直向上的浮力作用,F浮=GA+F示,水从A上表面下降至传感器示数为零的过程中,示数减小了8N,所以A受到的浮力减小了8N。
此时,水位下降的高度等于A露出水面的高度为:,
水箱底部受到水的压强变化量为:Δp=ρ水gΔh'=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.16m=1600Pa。
答:(1)开始注水时,水箱内的水受到的重力为10N;
(2)A的密度为0.2×103kg/m3;
(3)水从A上表面下降至传感器示数为零的过程,水箱底部受到水的压强变化量为1600Pa。
26.【考点】阿基米德原理的理解;密度的简单计算;力的合成与应用.版权所有
【专题】计算题;功、功率、机械效率;应用能力.
【解答】(1)已知A、B、C密度相同,设图1中杠杆的每一个小格为L,则左边力臂为2L,右边为4L,
由杠杆平衡条件可知,GB×2L=GC×4L,
ρVBg×2L=ρVCg×4L,
则;
(2)A的重力GA=mAg=80×10﹣3kg×10N/kg=0.8N,
A的体积VA2×10﹣5m3,
A受到的浮力F浮A=ρ水gV排A=1×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣5m3=0.2N,
细线对A球的拉力F拉=GA﹣F浮A=0.8N﹣0.2N=0.6N;
(3)如图2所示,甲有一半体积露出水面,则F浮1=G甲+GA,
ρ水g(V甲+VA)=m甲g+mAg
ρ水(V甲+2×10﹣5m3)=0.24kg+0.08kg,
解得V甲=6×10﹣4m3;
因为甲和乙是两个完全相同的木块,所以甲的体积等于乙的体积,V乙=V甲=6×10﹣4m3;
由乙浸没水中可得,F浮2=G乙+GB+GC,
ρ水(V乙+VB+VC)g=m乙g+mBg+mCg,
1×103kg/m3×(6×10﹣4m3+VB+VC)×10N/kg=0.24kg×10N/kg+4×103kg/m3×VB×10N/kg+4×103kg/m3×VC×10N/kg,
已知;则VB=2VC,
解得VC=4×10﹣5m3,
由ρ可得,C球的质量
mC=ρVC=4×103kg/m3×4×10﹣5m3=0.16kg=160g。
答:(1)B、C两球的体积之比为2:1;
(2)细线对A球的拉力大小为0.6N;
(3)C球的质量为160g。
一年模拟参考答案与试题解析
1.【考点】利用阿基米德原理进行简单计算;利用物体的浮沉条件求浮力的大小;密度公式的变形运用计算质量和体积;液体压强的公式及计算.版权所有
【专题】密度及其应用;压强、液体的压强;浮力;浮沉的应用;应用能力.
【解答】(1)根据ρ可得,图1容器甲中装有水的体积:
V水2×10﹣3m3;
(2)图1中容器甲底部受到水的压强:
p甲=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣2m=800Pa;
(3)在图2中,根据p可得,放入铁块时,容器乙底部受到的水压力:
F下=pS=500Pa×100×10﹣4m2=5N,
则容器乙所受的浮力:F浮=F下﹣F上=5N﹣0N=5N,
容器乙漂浮于水面,所受浮力等于容器乙和铁块的总重力,
故容器乙和铁块的总重力:G=F浮=5N,
根据G=mg可得容器乙和铁块的总质量:m0.5kg=500g,
则容器乙的质量:m乙=m﹣m铁=500g﹣400g=100g;
当放入物体的质量最大时,容器乙浸入水中的深度最大,恰好等于它的高度,
此时容器乙受到的最大浮力,即容器乙和物体的最大总重力:
G大=F浮大=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×12×10﹣6m3=12N,
容器乙和物体的最大总质量:m大1.2kg=1200g,
物体的最大质量,即该“浮力秤”的最大称量值:
m物大=m大﹣m=1200g﹣100g=1100g。
答:(1)图1容器甲中装有水的体积为2×10﹣3m3。
(2)图1中容器甲底部受到水的压强为800Pa。
(3)该“浮力秤”的最大称量值为1100g。
2.【考点】利用阿基米德原理进行简单计算;密度的简单计算;压力的大小;液体压强的公式及计算.版权所有
【专题】计算题;密度及其应用;压强、液体的压强;浮力.
【解答】(1)已知水的深度h=5m,则宇航员在水中5m深处受到的水的压强p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa;
(2)已知训练时,宇航服排开水的体积为V排=0.150m3,根据阿基米德原理可知,宇航员受到的浮力:
F浮=ρ液gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.150m3=1500N,
宇航员与宇航服受到的总重力:G=(m人+m服)g=(51kg+120kg)×10N/kg=1710N,
所以宇航员受到的池底的支持力:F支=G﹣F浮=1710N﹣1500N=210N,
宇航员对池底的压力与池底对宇航员支持力是一对相互作用力,因此F压=F支=210N;
(3)已知宇航员(含宇航服、配重)静止时对水平池底的总压力是其总重力的,即F压G总,即G总﹣F总浮G总,F总浮G总,即ρ液gV排G总,1×103kg/m3×10N/kg×(0.150m3+0.005m3)(51kg+120kg+ρ配重×0.005m3)×10N/kg,解得:ρ配重=3.0×103kg/m3。
答:(1)宇航员在水中5m深处受到的水的压强为5×104Pa;(2)不带配重时,宇航员对池底的压力为210N;(3)配重的密度为3.0×103kg/m3。
3.【考点】液体压强的公式及计算;密度公式的变形运用计算质量和体积;压强的变化量.版权所有
【专题】计算题;密度及其应用;压强、液体的压强;浮力;应用能力.
【解答】(1)水对容器甲底部的压强为:p水=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8m=8×103Pa;
(2)乙容器中酒精的质量m酒精=ρ酒精V酒精=0.8×103kg/m3×0.05m2×0.8m=32kg;
(3)实心物体A先后慢慢放入水和酒精中,设溢出的水重为ΔG水,溢出的酒精重为ΔG酒精,
已知Δp甲=Δp乙,由于甲、乙两个相同的容器是轻质薄壁圆柱形,则,
所以ΔG水=ΔG酒精,
根据G=mg=ρVg可得溢出的水和酒精的体积之比为:;
因为A在甲容器中漂浮但在乙容器中沉底,物体A的密度小于水的密度,大于酒精的密度,则实心物体A漂浮在水面上、浸没在酒精中,
物体A的体积为:VA=V排酒精=V0+ΔV酒精=0.05m2×(1m﹣0.8m)+1×10﹣2m3=2×10﹣2m3,
溢出水的体积为:ΔV水ΔV酒精1×10﹣2m3=8×10﹣3m3,
物体A的质量为:mA=m排水=ρ水(V0+ΔV水)=1.0×103kg/m3×(0.05m2×0.2m+8×10﹣3m3)=18kg,
则物体A的质量为:ρA0.9×103kg/m3。
答:(1)水对容器甲底部的压强p水为8×103Pa;
(2)乙容器中酒精的质量为32kg;
(3)A的密度为0.9×103kg/m3。
4.【考点】利用阿基米德原理进行简单计算;密度的简单计算;液体压强的公式及计算.版权所有
【专题】计算题;密度及其应用;压强、液体的压强;浮力;应用能力.
【解答】(1)容器底部受到水的压强:
p水=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300Pa;
(2)当水深3cm时,木块对容器底部压力恰好为0,此时木块受到的浮力等于木块重力;由F浮=G木可得ρ水gV排=ρ木gV木,
ρ水S木h浸=ρ木S木h木,
ρ水h浸=ρ木h木,
木块的密度:
ρ木ρ水1×103kg/m3=0.6×103kg/m3;
(3)(a)由题知,将A放在容器中,缓慢往容器中注水,当水深3cm时,木块对容器底部压力恰好为0,此时刚好使木块在浮力作用下与容器底部脱离接触,此时木块露出水面的高度:h露=h木﹣h浸=5cm﹣3cm=2cm,
计时周期结束时,容器内水深为h水=H﹣h露=50cm﹣2cm=48cm,
水的体积与木块排开水的体积之和:
V总=S容h水=600cm2×48cm=28800cm3,
木块排开水的体积:
V排=S木h浸=100cm3×3cm=300cm3,
水的体积:
V水=V总﹣V排=28800cm3﹣300cm3=28500cm3,
由ρ可得水的质量:
m水=ρ水V水=1.0g/cm3×28500cm3=28500g=28.5kg;
(b)初始状态下,水的深度h=3cm,
水的体积:V′水=(S容﹣S木)h=(600cm2﹣100cm2)×3cm=1500cm3,
由ρ可得水的质量:
m′水=ρ水V′水=1.0g/cm3×1500cm3=1500g,
所以向容器内注水1650g时,该装置进入工作状态。
答:(1)容器底部受到水的压强为300Pa;
(2)木块A的密度为0.6×103kg/m3;
(3)(a)计时周期结束时,容器内水的总质量为28.5kg;
(b)初始状态下,向容器内注水1650g时,已经进入工作状态。
5.【考点】利用阿基米德原理进行简单计算;密度的简单计算;液体压强的公式及计算;液体压强的变化量问题.版权所有
【专题】浮力;分析、综合能力.
【解答】(1)A底部受到的压强:p=ρgh=1.5×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣2m=1200Pa;
(2)柱体A浸没时排开油漆的体积V排=VA=800cm3=8×10﹣4m3,
柱体A浸没在油漆时所受的浮力:F浮=ρgV排=1.5×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=12N;
(3)浸没时增加的深度h'4cm=0.04m;
油漆对容器底部的压强变化量Δp=ρgh'=1.5×103kg/m3×10N/kg×0.04m=600Pa;
(4)根据阿基米德原理可知,当浸入油漆的深度为8cm时,拉力传感器示数为F1;
所受的浮力:F浮=ρgV排=1.5×103kg/m3×10N/kg×50×8×10﹣4m3=6N;
根据平衡条件知,F1=G﹣6N;
而浸没是示数为F2=GA﹣F浮′=G﹣12N;
根据题意可知,F1:F2=13:10;
解得G=32N;
根据G=mg=ρVg可得:32N=ρ物gV=ρ物×10N/kg×8×10﹣4m3;
解得ρ物=4×103kg/m3。
答:(1)未将柱体A下降时,油漆对容器底部的压强为1200Pa;
(2)柱体A浸没在油漆时所受的浮力为12N;
(3)柱体A浸没时与未浸入前,油漆对容器底部的压强变化量Δps600Pa;
(4)柱体A的密度为4×103kg/m3。
6.【考点】利用阿基米德原理进行简单计算;物体浮沉条件;力的合成与应用;液体压强的公式及计算.版权所有
【专题】计算题;压强、液体的压强;浮力;应用能力.
【解答】(1)圆柱体C的质量:
m1.2kg;
(2)圆柱体C刚好浮起时,受到的浮力:
F浮=G=12N;
(3)由F浮=ρ水V排g可得圆柱体C排开水的体积:
V排1.2×10﹣3m3,
圆柱体C浸入水中的深度:
h浸0.06m,
注入水的深度:
h水=h浸+h0=0.06m+0.1m=0.16m;
(4)停止注水时,压力传感器对圆柱体C的压力F压=28N,
此时圆柱体受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力、竖直向下的压力而静止,
圆柱体受到竖直向上的浮力F′浮=G+F压=12N+28N=40N,
此时圆柱体排开水的体积:
V′排4×10﹣3m3,
设此时水的深度为h′,则:
S0h′=V注水+V′排,
6×10﹣2m2×h′=2×10﹣2m3+4×10﹣3m3,
解得:h′=0.4m,
容器底所受水的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4000Pa。
答:(1)圆柱体C的质量为1.2kg;
(2)圆柱体C刚好浮起时,其受到的浮力为12N;
(3)圆柱体C刚好浮起时,注入水的深度为0.16m;
(4)停止注水时,容器底所受水的压强为4000Pa。
7.【考点】利用阿基米德原理进行简单计算;功的简单计算;液体压强的公式及计算;称重法测量浮力.版权所有
【专题】计算题;压强、液体的压强;浮力;功、功率、机械效率.
【解答】
(1)F浮=G﹣F=12500N﹣7500N=5000N;
(2)W=Fs=7500N×2m=15000J;
(3)在水底时石柱上表面距水面的深度为:
h=h2﹣h1=5m﹣2m=3m
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa;
答:(1)石柱浸没在水中受到的浮力是5000N;
(2)石柱未露出水面前,在水中上升2m铜丝绳拉力所做的功是15000J;
(3)在水底时石柱上表面受到的水的压强是3×104Pa。
8.【考点】滑轮、滑轮组机械效率的计算;功率的计算;滑轮组中的相关计算.版权所有
【专题】计算题;简单机械;功、功率、机械效率;应用能力.
【解答】(1)由图可知,n=2,拉力做的总功为:
W总=Fs=Fnh=400N×2×2m=1600J,
在这次提升过程中,工人的拉力的功率为:

(2)克服货物重力做的有用功为:
W有用=Gh=760N×2m=1520J,
滑轮组的机械效率为:

(3)提升过程中不计绳重和摩擦,由可知,动滑轮重为:
G动=2F﹣G=2×400N﹣760N=40N;
若该滑轮组所用绳子能承担的最大拉力为600N,工人重550N,故工人对绳子的最大拉力为F最大=550N,所以能提升的最大物重为:
G最大=2F最大﹣G动=2×550N﹣40N=1060N。
答:(1)在这次提升过程中,工人的拉力的功率为160W;
(2)在这次提升过程中,滑轮组的机械效率为95%;
(3)若该滑轮组所用绳子能承担的最大拉力为600N,该工人用这个滑轮组能提升的最大物重为1060N。
9.【考点】利用阿基米德原理进行简单计算;利用物体的浮沉条件求浮力的大小;压强的公式的应用;液体压强的公式及计算.版权所有
【专题】浮力;分析、综合能力.
【解答】(1)图丁中提子所受的浮力因为提子漂浮在酱油中,根据物体漂浮时浮力等于重力,可得:F浮=G=mg=0.2kg×9.8N/kg=1.96N。
(2)未放入提子时,酱油对桶底的压强根据液体压强为:p=ρ酱gh=1200kg/m3×9.8N/kg×0.2m=2352Pa。
(3)提子下底面浸入酱油深度为6cm时,提子排开酱油的体积:
V排=S2h′= 30cm2×6cm=180cm3=1.8×10﹣4m3。
此时提子受到的浮力
F浮'=ρ酱gV排=1200kg/m3×9.8N/kg×1.8×10﹣4m3=2.1168N,
提子重力G=1.96N,则人对长柄的作用力F=F浮'﹣G=2.1168N﹣1.96N=0.1568N。
(4)提子容器体积V=S1h1=27cm2×10cm = 270cm3=2.7×10﹣4m3,
外侧的总体积V'=S2h2=30cm2×12cm = 360cm3,
浸没时浸入的体积V'排=V'﹣V=360cm3﹣270cm3=90cm3=0.9×10﹣4m3。
与(3)相比,减小的排开液体的体积ΔV排=V排﹣V'排=1.8×10﹣4m3=0.9×10﹣4m3=0.9×10﹣4m3,
减小的深度Δh,
酱油对桶底的压强变化量Δp=ρ酱gΔh=1200kg/m3×9.8N/kg×0.01m=117.6Pa。
答:(1)图丁中提子所受的浮力是1.96N;
(2)未放入提子时,酱油对桶底的压强是2352Pa;
(3)在图丁中,继续将提子缓慢下放,使提子下底面浸入酱油的深度为6cm,此时人对长柄的作用力大小是0.1568N;
(4)在(3)的基础上继续向下缓慢放提子,直到提子的容器里面装满酱油且提子容器口再次与酱油面相平为止,这个过程中酱油对桶底的压强变化量是117.6Pa。
10.【考点】液体压强的公式及计算;密度的简单计算;压强的公式的应用.版权所有
【专题】密度及其应用;压强、液体的压强;分析、综合能力.
【解答】(1)A为质量分布均匀的长方体物块,质量为320g,其体积为VA=8cm×5cm×10cm=400cm3,
则A的密度为:ρA0.8g/cm3=0.8×103kg/m3;
(2)A对地面的压力等于自身的重力,则A对地面的压强为:p1,
B对地面的压力等于自身的重力加A的重力,则B对地面的压强为:p2,
因为p1:p2=2:1,GA=mAg=0.32kg×10N/kg=3.2N,
则有::2:1,
即::2:1,
所以,GB=4.8N;
(3)将A放入B后,向B中缓慢加水,因A的密度小于水的密度,当A刚好漂浮,即F浮=GA=3.2N时,A对B底部的压力恰好为0,
当长方体底面积最大时,水的深度最小,此时水对容器底部的压力最小,
由图可知,A的最大底面积为:SA'=ah=0.08m×0.1m=0.008m2,
根据阿基米德原理可知,容器中水的最小深度(此时A浸入水中的深度):
h小=h浸小0.04m=4cm,
此时水的体积为:V水=20cm×10cm×4cm﹣10cm×8cm×4cm=480cm3=4.8×10﹣4m3,
水的重力为:G水=ρ水V水g=1.0×103kg/m3×4.8×10﹣4m3×10N/kg=4.8N,
则容器B对桌面的压力为:F=GA+GB+G水=3.2N+4.8N+4.8N=12.8N,
则容器底对水平桌面的最小压强为:p640Pa。
答:(1)A的密度为0.8×103kg/m3;
(2)容器B受到的重力为4.8N;
(3)容器底对水平桌面的最小压强为640Pa。
11.【考点】浮力综合问题的分析与计算;阿基米德原理的理解.版权所有
【专题】应用题;浮力;浮沉的应用;分析、综合能力.
【解答】(1)已知M的容积为1200cm3,M浸没在水中时所受的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1200×10﹣6m3=12N;
(2)潜水艇自身重力为:G=mg=0.4kg×10N/kg=4N;
所以水舱内的水至少为:G水=F浮﹣G=12N﹣4N=8N;
所以水舱内的水的体积至少为:
V水8×10 4m3=800cm3;
所以为了能够实现潜水艇下潜,水舱的水的体积需要超过800cm3,因此水舱的体积也需要超过800cm3,结合表格可知,最合适的方案是方案2;
(3)分离阶段:长方体金属块A水槽底密合,根据浮力产生的原因可知,长方体金属块A不受浮力作用,此时长方体金属块A对M的拉力等于长方体金属块A的重力,同时长方体金属块A还受到水的压力、M自身重力、水舱中水的重力以及浮力的作用,即GM+GA+G水+F压=F浮,mMg+GA+G水+F压=F浮,
其中F压=ρ水g(H﹣hA)SA=1×103kg/m3×10N/kg×(0.25m﹣0.05m)×2×10﹣3m2=4N,
代入数据,0.4kg×10N/kg+2N+4N+G水=12N,
解得:G水=2N;
上浮阶段:长方体金属块A受到的浮力为:
F浮A=ρ水gV排A=1×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣3m2×0.05m=1N;
将M与A看成一个整体,此时M与A受到M的重力、A的重力、水舱中水的重力、M的浮力和A的浮力作用,根据力的平衡关系求出水舱中水的重力,即GM+GA+G'水=F浮+F浮A,mMg+GA+G'水=F浮+F浮A,
代入数据,0.4kg×10N/kg+2N+G'水=12N+1N,
解得:G'水=7N,
故A与槽底恰好分离时和匀速上升时水舱中水所受重力的变化量为:
ΔG=G'水﹣G水=7N﹣2N=5N。
答:(1)M浸没在水中时所受的浮力为12N;
(2)最合适的方案是方案2;
(3)A与槽底恰好分离时和匀速上升时水舱中水所受重力的变化量为5N。
12.【考点】利用阿基米德原理进行简单计算;根据F=ps求压力大小;压强的公式的应用;液体压强的公式及计算.版权所有
【专题】计算题;密度及其应用;压强、液体的压强;浮力;分析、综合能力.
【解答】(1)正方体B的体积VB=20cm×20cm×20cm=8000cm3=8×10﹣3m3,
正方体B受到的浮力为:F浮B=ρ水gV排B=ρ水gVB=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣3m3=80N;
(2)正方体B的边长为20cm,
此时水的深度:h1=5cm+20cm+20cm=45cm=0.45m,
水对容器底部的压强:p=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.45m=4500Pa,
由p可知,水对容器底部的压力:F=pS=4500×500×10﹣4m2=225N;
(3)细线刚好绷直时,圆柱体A漂浮,根据物体的浮沉条件可知,此时圆柱体A受到的浮力:F浮A=GA=mAg=1.5kg×10N/kg=15N,
由F浮=ρ水gV排可知,此时圆柱体A排开水的体积:V排A1.5×10﹣3m3=1500cm3,
由V=Sh可知,圆柱体A的底面积:SA300cm2,
小明缩短连接AB的细绳,使得圆柱体A恰好有三分之一浸入水中,则此时圆柱体A浸入水中的体积:V排A′=SAhA′=300cm230cm=3000cm3=3×10﹣3m3,
此时圆柱体A受到的浮力:F浮A′=ρ水gV排A′=ρ水gVB=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣3m3=30N,
此时A受到竖直向下的重力、拉力及竖直向上的浮力作用,
根据力的平衡条件可知,细线受到的拉力为:T=F浮A′﹣GA=30N﹣15N=15N;
正方体B的底面积:SB=20cm×20cm=400cm2=4×10﹣2m2,
由p可知,此时正方体B对容器底部的压力:FB=pBSB=2000Pa×4×10﹣2m2=80N,
根据力的相互作用可知,容器底部对正方体B的支持力F支=FB=80N,
对B受力分析可知,正方体B的重力:GB=F支+T+F浮B=80N+15N+80N=175N,
由G=mg可知,正方体B的质量:mB17.5kg。
答:(1)正方体B受到的浮力为80N;
(2)水对容器底部的压力为225N;
(3)正方体B的质量为17.5kg。
13.【考点】利用阿基米德原理进行简单计算;液体压强的公式及计算;液体压强的变化量问题.版权所有
【专题】浮力;分析、综合能力.
【解答】(1)容器内水深h=4cm=0.04m,压强p=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa,
(2)图中A受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×80×4×10﹣6m3=43.2;
A的重力G=mg=ρVg=0.6×103kg/m3×10N/kg×80×10×10﹣6m3=4.8N;
此时浮力小于重力,没有浮起来;压力为F=G﹣F浮=4.8N﹣3.2N=1.6N;
压强p200Pa;
(3)底面积为60cm2金属块B放入水中,水的底面积为S水=200cm2﹣80cm2=120cm2
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