第十章专题训练压强、浮力综合计算 2020—2021学年苏科版八年级物理下册（含答案）

第十章
专题训练
压强、浮力综合计算
1.(2020·呼和浩特)2020年6月20日，我国自主设计和建造的“海斗号”载人潜水器，成功下潜到太平洋马里亚纳海沟10
000
m深处，创造了载人潜水器海水深潜的世界纪录。潜水器由双层船壳构成，外层与海水接触，外壳选择了钛合金作主材，潜水器在上浮和下潜时，其体积是一定的。潜水器可近似看作长方体，其规格：长9
m、宽3
m、高3.4
m。该潜水器悬浮在海水中时总质量为25
t。(海面大气压为1.0×105
Pa，g取10
N/kg)
(1)假设海水密度不随深度变化，质量不变的潜水器在上浮且未浮出水面过程中，受到水的浮力________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)“海斗号”悬浮在海水中，求所受到的浮力。
(3)载人潜水器在10
000
m深处，其上表面受到的压力约为2.78×109
N，求海水的密度。
2．(2020·枣庄)如图甲是我国自主研制的全球最大的水陆两栖飞机，它能在陆地上起飞降落，又能在水面上起飞降落，是一艘会飞的“船”。两栖飞机空载质量为4.15×104
kg。如图乙是我国最新自主研制的“海斗号”无人潜水器，最大下潜深度可达10
970
m。(取海水的密度为1.0×103
kg/m3，g取10
N/kg)
(1)两栖飞机空载时在水面上排开海水的体积为多少？
(2)当“海斗号”无人潜水器下潜到10
000
m深度时，受到的海水压强为多少？
(3)“海斗号”无人潜水器的质量为1
000
kg，平均密度为5.0×103
kg/m3。现用钢绳连着两栖飞机和潜水器，将潜水器缓慢放入海水中浸没并匀速下降，此时钢绳对潜水器的拉力是多大？
3．(2020·聊城)潜水艇为增强国防力量，维护祖国安定发挥了重要作用。潜水艇截面如图所示，通过向水舱中充水或从水舱向外排水来改变潜水艇的自重，从而使其下沉或上浮。我国某型号潜水艇的总体积为2×103
m3，水舱未充海水时潜水艇总重为1.26×107
N，最大下潜深度可达400
m。海水密度取1.03×103
kg/m3,
g取10
N/kg。求：
(1)最大下潜深度处的海水压强；
(2)潜水艇完全潜入海水中时受到的浮力；
(3)潜水艇悬浮在海水中时，水舱中充入海水的质量。
4．（2020·宜昌）轮船的大小通常用排水量表示。排水量是轮船满载时排开水的质量。
（1）若轮船的排水量记为m排，满载时船货总质量记为m船，请通过推导说明m排＝m船，要求写出相关物理原理和表达式。
（2）某条船的排水量为500t，该船满载时从海水驶入江水中，其排水量变大、变小、还是不变？该船排开江水的体积是多少？（ρ海水＝1.03×103kg/m3，ρ江水＝1×103kg/m3）
5．（2020·孝感）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23cm；物块P重1N、体积为1.25×10－4m3（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/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。
6．(2020·重庆)水平桌面上放有一圆柱形溢水杯，它的重为3
N、底面积为300
cm2、溢水口距杯底20
cm，内装水的深度为18
cm。将一体积为1
000
cm3、密度为0.9
g/cm3的正方体实心木块缓慢放入水中，不计溢水杯厚度。求：
(1)木块的质量m木。
(2)木块放入前，水对溢水杯底的压力F。
(3)木块放入水中静止后，溢水杯对桌面的压强p。
7.
(2020·梧州)如图所示是我国制造的超大型集装箱船“中远海运室女座”号，它比航母还要大，当船停在港口，船的总质量为4.0×104
t时(ρ水＝1.0×103
kg/m3，g取10
N/kg)，求：
(1)船的总重力；
(2)水深10
m处船体受到水的压强；
(3)船排开水的体积。
8.
(2020·贺州)如图所示，水平放置的平底柱形容器A内装有一些水，不吸水的正方体物块B边长为10
cm，用细线(重力和体积忽略不计)拉住物块B，一端固定在容器底部，静止后物块B浸入水中的体积为6×10－4
m3，此时细线被拉直长为6
cm，物块B所受拉力为1
N。求：
(1)物块B受到的浮力；
(2)物块B受到的重力；
(3)水对容器底部的压强。
9.用细线竖直拉着一长方体物体，将物块从盛水的烧杯上方缓慢下降直至完全浸没水中，物块下降过程中，所受浮力F随下降高度h的变化关系如图所示，求：
(1)物块的重力；
(2)物块受到的最大浮力；
(3)当物块刚好完全浸没时，物块下表面受到水的压强。
参考答案
1．(1)不变
解：(2)该潜水器悬浮在海水中时受到的浮力：
F浮＝G＝mg＝25×103
kg×10
N/kg＝2.5×105
N。
(3)潜水器上表面的面积：S＝9
m×3
m＝27
m2，
则上表面受到的压强：p＝＝≈1.029
6×108
Pa，
海水产生的压强：p海水＝p－p大气＝1.029
6×108
Pa－1.0×105
Pa＝1.028
6×108
Pa，
故海水的密度：
ρ海水＝＝＝1.028
6×103
kg/m3。
2．解：(1)因为飞机漂浮在水面上，所以飞机受到的浮力：
F浮＝G＝mg＝4.15×104
kg×10
N/kg＝4.15×105
N。
由F浮＝ρ液gV排可得，排开海水的体积：
V排＝＝＝41.5
m3。
(2)“海斗号”无人潜水器受到的海水压强：
p＝ρ海水gh＝1.0×103
kg/m3×10
N/kg×10
000
m＝1.0×108
Pa。
(3)“海斗号”无人潜水器的体积：
V＝＝＝0.2
m3。
“海斗号”无人潜水器浸没，V排′＝V＝0.2
m3，此时受到的浮力：
F浮′＝ρ海水gV排′＝1.0×103
kg/m3×10
N/kg×0.2
m3＝2×103
N。
钢绳对潜水器的拉力：
F拉＝G′－F浮′＝m′g－F浮′＝1
000
kg×10
N/kg－2×103
N＝8×103
N。
3．解：(1)最大下潜深度处的海水压强：
p＝ρ海水
gh＝1.03×103
kg/m3×10
N/kg×400
m＝4.12×106
Pa。
(2)潜水艇完全潜入海水中时，排开海水的体积：
V排＝V＝2×103
m3。
潜水艇完全潜入海水中时受到的浮力：
F浮＝ρ海水
gV排＝1.03×103
kg/m3×10
N/kg×2×103
m3＝2.06×107
N。
(3)潜水艇悬浮在海水中时，受力平衡，浮力等于重力，即F浮＝G海水＋G艇，
所以G海水＝F浮－G艇＝2.06×107
N－1.26×107
N＝8×106
N，
则水舱中充入海水的质量：
m海水＝＝＝8×105
kg。
4.解：（1）轮船漂浮，F浮＝G船，由阿基米德原理可得：
F浮＝G排，故G排＝G船，即：
m排g＝m船g，m排＝m船。
（2）该船从海水驶入江水中时，因船在水中也处于漂浮状态，所受浮力都等于自身的重力，大小不变，由F浮＝G排＝m排g可知排开液体的质量也不变，排开江水的体积为：
V排＝＝＝500m3。
5.解：（1）图甲中水的深度h＝23cm＝0.23m，图甲中水对容器底部的压强：
p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.23m＝2.3×103Pa
（2）物块P浸没在水中，则物块P排开水的体积：
V排＝V＝1.25×10－4m3，
由阿基米德原理可得，图甲中物块P所受的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.25×10－4m3＝1.25N
（3）图乙中物块P漂浮于水面，由漂浮条件可知，此时物块P所受的浮力F浮′＝G＝1N；由F浮＝ρ液gV排可得，此时物块P排开水的体积：
V排′＝＝＝1×10－4m3
则物块P露出水面的体积：
V露＝V－V排′＝1.25×10－4m3－1×10－4m3＝2.5×10－5m3
6.解：(1)根据ρ＝得，木块的质量：m木＝ρ木V木＝0.9
g/cm3×1
000
cm3＝900
g＝0.9
kg。
(2)杯底受到水的压强：p水＝ρgh＝1.0×103
kg/m3×10
N/kg×0.18
m＝1.8×103
Pa，根据p＝得，水对溢水杯底的压力：F＝pS＝1.8×103
Pa×300×10－4
m2＝54
N。
(3)木块的重力：G＝mg＝0.9
kg×10
N/kg＝9
N；因为木块的密度小于水的密度，所以木块放入水中处于漂浮状态，浮力等于重力，即F浮＝G＝9
N，排开水的体积：V排＝＝＝9×10－4m3；水面上升的高度：Δh＝＝＝0.03
m＝3
cm＞2
cm，所以木块放入水中后有水溢出；根据阿基米德原理和漂浮的条件得，F浮＝G＝G排，所以放入木块后，溢水杯内水的质量加上木块的质量等于溢水杯装满水时水的质量；溢水杯装满水时水的体积：V水＝Sh＝300
cm2×20
cm＝6
000
cm3＝6×10－3
m3，由ρ＝可得，溢水杯内装满水的质量：m水＝ρ水V水＝1.0×103
kg/m3×6×10－3
m3＝6
kg，溢水杯内水的重力：G水＝m水g＝6
kg×10
N/kg＝60
N，溢水杯放入木块后的总重力：G总＝G水＋G容器＝60
N＋3
N＝63
N；溢水杯对桌面的压力：F′＝G总＝63
N，溢水杯对桌面的压强：p′＝＝＝2
100
Pa。
7.解：(1)G＝mg＝4×104×103
kg×10
N/kg＝4×108
N
(2)p＝ρgh＝1.0×103
kg/m3
×10
N/kg×10
m＝1×105
Pa
(3)因为漂浮，所以F浮＝G
V排＝＝＝＝4×104
m3
8.解：(1)F浮＝ρgV排＝1.0×103
kg/m3
×10
N/kg×6×10－4
m3＝6
N
(2)G＝F浮－F拉＝6
N－1
N＝5
N
(3)物块B浸入水中的深度h＝＝＝0.06
m
水对容器底部的压强p＝ρ水g(h＋L)＝1.0×103
kg/m3
×10
N/kg×(0.06
＋0.06)m＝1.2×103
Pa
9.解：(1)由图象可以知道，当h＝0时，弹簧测力计示数为10
N，此时物块处于空气中，根据二力平衡条件可以知道，物块的重力G＝F拉＝10
N;
(2)因为物体完全浸没后排开水的体积不再改变，受到的浮力不再改变，
则物块受到的最大浮力F浮＝G－F＝10
N－4
N＝6
N;
(3)物块刚浸没时下表面距水面距离h＝7
cm－3
cm＝4
cm＝0.04
m;
物块下表面受到水的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10
N/kg×0.04
m＝400
Pa