初中物理沪教版九年级上册6.2 压强习题
展开这是一份初中物理沪教版九年级上册6.2 压强习题,共24页。试卷主要包含了单选题,填空题,计算题等内容,欢迎下载使用。
中考物理备考2023冲刺专题专练3 压强、浮力的相关计算附答案
一、单选题
1.把一个重力为10N、底面积为10cm2的正方体甲,放在一个重力5N、边长为2cm的正方体乙的正上方,那么正方体乙受到甲的压力产生的压强是( )
A.2.5×104Pa B.1.5×104Pa C.104Pa D.1Pa
2.一重为7.2N的物体挂在已调好的弹簧测力计下,当将物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数为3.2N,则物体受到的浮力为( )
A.4N B.3.2N C.7.2N D.10.4N
3.探究液体内部压强规律时,将探头置于如图所示位置。此时探头受到水的压强是( )
A.103Pa B.2×103Pa C.3×103Pa D.4×103Pa
4.一个重54N的金属球,在盛水的容器中静止,用弹簧测力计去拉金属球,如图所示,此时弹簧测力计的示数为 20N ,那么此时金属球受到的浮力是( )
A.54N B.2N
C.20N D.条件不足,无法判断
5.如图,一个质量均匀的正方体,沿虚线竖直切割成完成相同的两部分,分别按照甲乙方式放在水平面上,若对水平面的压强分别为p甲、p乙.则p甲∶p乙为( )
A.1∶2 B.1∶1 C.2∶1 D.3∶1
6.如图所示,水平桌面上放一底面为圆形的杯子,重为2N,其底面积为100cm2.内装水的高度h=0.1m,水的质量是1.5kg.(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3);则杯子底部受到的水的压力是( )
A.10N B.7N C.5N D.2N
7.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。从此处匀速下放物块,直至物块恰好与容器底接触。物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙所示。则( )
A.物块的质量为1kg
B.物块下表面受到水的最大压强为600Pa
C.物块浸没在水中受到的浮力为10N
D.物块的密度为2.25×103 kg/m3
8.如图所示,甲、乙、丙三个薄壁柱形容器,它们底面积的关系是 S乙=S甲+S丙2 。将质量相等的液体A和B倒入甲、乙两容器中,液体A和B对甲、乙容器底部的压强为600Pa和450Pa。若将甲、乙中的液体全部倒入丙容器中(液体无溢出),则混合液体对容器底部的压强为( )
A.600Pa B.720Pa C.900Pa D.1050Pa
9.如图所示,弹簧测力计下悬挂着不吸水的圆柱体,圆柱体质量为180g。不计厚度的平底容器置于水平桌面上,质量为100g,底面积为50cm2,高为8cm,容器内盛有质量为350g的水。当圆柱体浸入水中静止时,圆柱体未接触容器,弹簧测力计示数为1.4N,此时容器对水平桌面的压强是( )
A.7.8×102Pa B.8.0×102Pa C.9.8×102Pa D.1.18×103Pa
10.放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器(容器质量不计)底面积为 10−4m2 ,将一体积为 2×10−4m3 的木块放入水中静止时,有 15 体积露出水面,如图甲所示;用一根质量和体积不计的细线把容器底和木块底部中心连接起来,如图乙所示。下列说法中错误的是(已知:水的密度为 ρ水=1.0×103kg/m3 , g=10N/kg )( )
A.木块的密度为 0.8×103kg/m3
B.木块漂浮时排开水的质量为 160g
C.浸没水中时细线对木块的拉力为 0.6N
D.甲、乙两图所示情况,容器对水平桌面的压强相等
11.如图所示,甲、乙、丙三个完全相同的烧杯中均装有适量的水,将质地均匀,且不吸水的a、b两实心体分别放入甲、乙烧杯中,当a、b静止时,a有五分之二的体积露出水面,b悬浮于水中,此时两烧杯液面刚好相平。若将b置于a上一起放入丙烧杯中,静止时a的上表面刚好与液面相平,整个过程中水均未溢出,下列说法正确的是( )
A.a的密度是0.4×103kg/m3 B.a、b的重力之比为5:3
C.a、b的体积之比为5:2 D.b的密度是0.8×103kg/m3
12.两个体积相同的实心正方体A和B,静止在水槽内如图所示位置。正方体A有 45 的体积浸入水中,正方体A的下表面和正方体B的上表面所处的深度相同。设两正方体密度分别为 ρA 和 ρB ,所受浮力分别为 FA 和 FB ,所受重力分别为 GA 和 GB ,下表面所受水的压强分别为 pA 和 pB ,下列说法中( )
①ρA:ρB=4:5②pA:pB=4:9
③FA:FB=1:1④GA:GB=5:4
A.只有①②正确 B.只有③④正确
C.只有②④正确 D.只有①②③正确
13.由相同金属制成的实心金属块A和B,如图,一木块上面放金属块A,木块顶部刚好与水面相齐,在同样的木块下面挂另一金属块B,木块也刚好全部浸入水中,已知A、B两金属块的体积比为19:21,则该金属的密度是( )
A.9.5g/cm3 B.10.5g/cm3 C.12.5g/cm3 D.13.5g/cm3
14.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
15.创新小组自制简易“浸没式液体密度计”,过程为:a:将一实心小球悬挂在弹簧测力计下方,示数如图甲所示;b:将小球浸没在水中,弹簧测力计示数如图乙所示;c:将小球浸没在某未知液体中,弹簧测力计示数如图丙所示。已知 ρ水=1×103kg/m3 ,取 10N/kg ,则下列判断中( )
①该小球的体积为 1.2×10−4m3
②该小球的密度为 5×103kg/m3
③该液体的密度为 2.5×103kg/m3
④该密度计的最大测量值为 5×103kg/m3
A.只有②③正确 B.只有①②正确
C.只有①④正确 D.只有②④正确
二、填空题
16.有一体积为0.2m3的铁块,将它完全浸没在水池中,此时水的深度为1m,则铁块受到的浮力是 N,水对池底的压强是 Pa。
17.如图甲所示,长征18艇为094A型战略导弹核潜艇,艇长约135米,宽13米,水下最大排水量1.1万吨,水下潜航速度28-30节,最大潜深超过300米。长征18号核潜艇在300米处受水的压强是 Pa。如图乙所示是核潜艇在水下30米处发射导弹冲出水面时的情形,则在导弹发射后,水面下的核潜艇所受浮力大小 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
18.如图所示,甲、乙两圆柱体放置于水平桌面上,它们的高度分别为ℎ甲和ℎ乙,它们的密度ρ甲:ρ乙=2:3。若将它们沿水平切掉相同高度Δℎ后,剩余部分的压强ρ甲1:ρ乙1=14:15;再次水平切掉相同高度Δℎ 后剩余部分的压强ρ甲2:ρ乙2=1:1,则ℎ甲:ℎ乙:Δℎ= 。若第三次切掉相同水平高度Δℎ后,剩余部分的压强ρ甲3:ρ乙3= 。
19.将一底面积为0.01 m2的长方体木块用细线拴在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与液面相平,如图甲所示;在整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示,则木块重力为 N,细线对木块的最大拉力为 N。
20.如图甲所示,一个底面积为100cm2的圆柱体A,其上表面与细杆相连,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,则圆柱体A完全浸没时所受浮力为 N,已知薄壁柱形容器的重力为10N,底面积为200cm2,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,则第15s时容器对桌面的压强为 Pa。
21.如图所示,一个实心正方体,体积为1.2×10﹣3m3,重10N,用细绳吊着浸入盛水的容器中,有 13 的体积露出水面,此时容器中水面高度为30cm,物体受到的浮力为 N,水对容器底部的压强为 Pa,绳子的拉力为 N,剪断绳子后,物体最终 (选填“沉在水底“”悬浮在水中”或“漂浮在水面”)。
22.甲、乙 为两个质量分布均匀的实心圆柱体放置在水平桌面上,沿着水平方向,切去上部分,剩余部分对桌面的压强p与切去部分高度Δℎ的关系如下图所示,已知甲的密度为4.0×103kg/m3。则可计算出圆柱体甲的高度为 cm。当它们被切去高度均为12cm,将各自被切去部分放置在另一个圆柱体剩余部分的上表面时,甲剩余部分和乙切去部分的组合体对桌面的压强为p1.乙剩余部分和甲切去部分的组合体对桌面的压强为p2,且p1:p2=9:4,则甲、乙圆柱体的底面积之比为 。
23.小宁为了研究浸在液体中的物体所受浮力的规律,设计了如图甲的实验,他将弹簧测力计一端固定,另一端挂一合金块A,开始时他将合金块A浸没在装有水的容器中,容器底部有个由阀门B控制的出水口,实验时,打开阀门B缓慢放水,在此过程中水对容器底部的压强 (选填“变大”或“不变”或“变小”),且金属块始终不与容器底部接触,弹簧测力计示数随放水时间变化的规律如图乙,则合金块A受到的最大浮力为 N,合金块A的密度是 kg/m3(g取10N/g)
三、计算题
24.如图所示,实心均匀正方体甲、乙放置在水平桌面上。
(1)若正方体甲的边长为0.1米,正方体甲对水平桌面的压强p甲为1960帕,求正方体甲对水平桌面的压力F甲和正方体甲的重力G甲;
(2)若沿虚线分别水平切去正方体甲、竖直切去正方体乙,均切去各自体积的三分之一,剩余部分对桌面的压强相等,则原来正方体甲、乙对桌面的压强谁大?请说明理由。
25.一弹簧测力计下挂一圆柱体,将圆柱体从盛水的烧杯上方离水面某一高度处缓慢下降,然后将圆柱体逐渐浸入水中。如图是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图象。求:
(1)当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强;
(2)圆柱体受到的最大浮力;
(3)圆柱体的密度。
26.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?
27.如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为10cm的正方体物块A,当容器中水的深度为 30cm 时,物块 A有 25 体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态(ρ水= 1×103kg/m3)。 求∶
(1)物块A的密度;
(2)物体A 受到的浮力;
(3)往容器缓慢加水(水未溢出)至物块A恰好浸没时水对容器底部压强的增加量△p(整个过程中弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量关系如图乙所示)
28.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。
29.水平放置的薄底圆柱形容器高度为0.2米,内装有一定量的水,现将质量为0.18千克的实心木块放入水中,待静止后木块有13的体积露出水面,如图(a)所示;若把A物体放在木块上方,木块上表面恰好与水面相平,且此时水面与容器口相平,如图(b)所示。
①求在图(b)中,水对容器底部的压强p;
②求A物体的质量mA;
③若A物体放在木块上方时,水对容器底部压力为F1,当把A物体拴在木块下方(不触底)时,水对容器底部压力为F2,请判断F1和F2的大小关系,并说明理由。
30.如图所示,有一薄壁柱形容器置于水平地面上,容器中装有水。现将一只质量为2千克的实心小球浸没在容器的水中,水不溢出,分别测出小球浸入前和浸没后水对容器底部的压强p水、小球浸入前和浸没后容器对水平地面的压强p地,如下表所示。求:
浸入前
浸没后
p水(帕)
1960
2352
P地(帕)
2450
3430
①小球浸入前,容器中水的深度h水。
② 容器的底面积S。
③ 实心小球的密度ρ球。
31.一个圆柱形容器放在水平桌面上,如图甲所示,容器中立放着一个均匀实心圆柱体 M,现慢慢向容器中加水,加入的水对容器底的压强 p水与所加水的质量 m 的关系如图丙所示,容器足够高,在整个过程中无水溢出,M 的底面始终与容器中的水面平行.当加入的水等于 3kg 时,物体 M 刚好漂浮且露出水面的高度为 4cm,如图乙所示(已知 ρ水=1.0×103kg/m3).求:
(1)求圆柱体M 刚好漂浮时容器中水的深度;
(2)求圆柱体M 的密度;
(3)当容器中加入足够多的水后,把正方体放在圆柱体 M 上,圆柱体刚好浸没,则该正方体的重力为多少?
32.奋斗者号是中国研发的万米载人潜水器,2020年11月10日8时12分,奋斗者号在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米,刷新中国载人深潜的新纪录。奋斗者号前端有三个观察窗,每个观察窗的表面积大约是0.2m2,(海水密度一般取决于温度、盐度和深度,假设马里亚纳海沟所处西太平洋的海水密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg),求:
(1)奋斗者号在马里亚纳海沟成功坐底后,受到的海水压强;
(2)奋斗者号在马里亚纳海沟坐底后,三个观察窗所受到的海水压力;
(3)奋斗者号的体积大约是50m3,它的自身质量大约是22t,奋斗者号要想不依靠动力实现自主下潜,需要在下方配备压载铁的质量(压载铁体积忽略不计)。
33.由于环境污染,全球气候变暖,导致南极洲冰川开始大面积熔化,海面上出现大量浮冰,现有一块60t的浮冰漂浮在海面上,假设附近海域的海水密度近似为水的密度 1.0×103kg/m3 ,冰的密度为 0.9×103kg/m3 。请解决下列问题:
(1)水下5米深处海水产生的压强是多少?
(2)浮冰受到的浮力是多少?
(3)如果海面所有浮冰全部熔化后,请分析说明是否会对海平面水位造成影响。
34.如图所示,实心均匀圆柱体A底面积为15cm²,密度为0.6g/cm3。B和C为薄壁圆柱形容器,容器B底面积为圆柱体A底面积的两倍,容器C底面积为 20 cm²,三者高度均为H=10cm。A、B、C三个物体都放置在水平桌面上。容器B内装有密度为0.9 g/cm³的油,容器C内装有水,忽略圆柱体A吸附液体等次要因素,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取 10 N/kg。求:
(1)圆柱体 A 对水平桌面的压强大小;
(2)容器B中油的初始深度至少为多少时,恰能使放入其中的圆柱体A漂浮起来?(结果保留三位有效数字)
(3)若容器C中水的深度为6 cm,将圆柱体A竖直缓慢放入容器 C内,释放并稳定后,再将圆柱体A竖直向上缓慢提升 0.5 cm,求静止时水对容器C底部的压力。
35.如图所示,底面积为100cm2的圆柱形容器里盛满水,将一个底部粗糙的金属瓢放在容器中的水面上,水溢出一部分。将金属瓢取出,水面下降了10cm,再将金属瓢沉入水中,静止在容器底部,液面又上升了2cm。(已知水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)金属瓢的质量;
(2)金属瓢的密度;
(3)金属瓢漂浮在水面和沉入水底,水对容器底部的压强变化量;
(4)金属瓢静止在容器底部时,容器对金属瓢的支持力。
36.如图甲所示,将一个底面积为300cm2的薄壁柱形溢水杯置于水平桌面上,倒入1800g的水时水的高度h1=6cm,此时水面离溢口的竖直距离h2=2cm。再将长为10cm的圆柱体缓慢放入水中,当圆柱体竖立下沉在杯中后(图乙),从溢水杯中溢出了200g的水,此时圆柱体对容器底的压力为0。求:
(1)原溢水杯中水的重力;
(2)圆柱形铝块受到的浮力;
(3)圆柱形铝块的质量;
(4)若此时再将圆柱体竖直向上移动3cm,此时圆柱形铝块底部受到水的压强。
答案解析部分
1.【答案】A
2.【答案】A
3.【答案】B
4.【答案】D
5.【答案】C
6.【答案】A
7.【答案】D
8.【答案】B
9.【答案】C
10.【答案】C
11.【答案】C
12.【答案】A
13.【答案】B
14.【答案】D
15.【答案】D
16.【答案】1960;9800
17.【答案】3×106;不变
18.【答案】8:6:1;10:9
19.【答案】9;6
20.【答案】20;7100
21.【答案】8;3000;2;漂浮在水面
22.【答案】20;8∶27
23.【答案】变小;10;3.2×103
24.【答案】(1)解:受力面积(正方体甲的底面积)S=0.1m×0.1m=0.01m2
根据p=FS可得,正方体甲对水平桌面的压力F甲=pS=1960Pa×0.01m2=19.6N
正方体甲置于水平桌面上,则方体甲的重力G甲=F甲=19.6N
答:正方体甲对水平桌面的压力F甲为19.6N,正方体甲的重力G甲为19.6N;
(2)解:若沿虚线水平切去正方体甲体积的三分之一后,甲的高度减小,由p=FS=GS=mgS=ρVgS=ρSℎgS=ρℎg
可知,甲对水平桌面的压强减小;若沿虚线竖直切去正方体乙体积的三分之一后,乙的高度不变,由p=FS=GS=mgS=ρVgS=ρSℎgS=ρℎg
可知,乙对水平桌面的压强不变;由于甲是减小了压强剩余部分才与乙剩余部分对桌面的压强相等,故原来正方体甲对桌面的压强大于乙。
答:原来正方体甲对桌面的压强大于乙;具体理由见解答。
25.【答案】(1)解:下表面受到水的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa
(2)解:由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处
于空气中,根据二力平衡条件可知,G=F拉=12N
由图象CD段可知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,此时圆柱体受到的拉力F=4N,
则圆柱体受到的最大浮力F浮=G﹣F=12N﹣4N=8N
(3)解:由F浮=ρ水gV排可得:
V排= F浮ρ水g = 80N1.0×103kg/m3×10N/kg =8×10﹣4m3
由公式G=mg可求出物体的质量:m= Gg = 12N10N/kg =1.2kg
因为物体全部浸没,所以圆柱体体积:V物=V排=8×10﹣4m3
则圆柱体密度:ρ物= mV物 = 1.2kg8×104m3 =1.5×103kg/m3
26.【答案】(1)解:水的深度为 ℎ=L1+L2=10cm+20cm=30cm=0.3m
故图中水对容器底的压强 p=ρgℎ=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa
答:图中水对容器底的压强为 3×103Pa
(2)解:若从阀门放出m1=300g的水后,则放出水的体积为 V1=m1ρ=300g1g/cm3=300cm3
则水面下降的高度为 ℎ1=V1S容−S木=300cm3200cm2−10cm×10cm=3cm
则排开液体的体积为 V=S木ℎ=10cm×10cm×(10cm−3cm)=700cm3
木块受到的浮力 F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×700×10−6m3=7N
答:若从阀门放出m1=300g的水后,木块受到的浮力
(3)解:若从阀门继续放出m2=200g的水后,则放出水的体积为 V2=m2ρ=200g1g/cm3=200cm3
水面再下降的高度为 ℎ2=V2S容−S木=200cm3200cm2−10cm×10cm=2cm
则排开液体的体积为
V=S木ℎ=10cm×10cm×(10cm−3cm−2cm)=500cm3
木块受到的浮力 F浮'=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×500×10−6m3=5N
木块的重力为 G=mg=ρ木Vg=0.6×103kg/m3×(10×10−2m)3×10N/kg=6N
浮力小于重力,会沉底,但是在放水的过程中,当浮力等于重力,即漂浮后,液面降低,排开液体的体积不变,水和木块一起下降,故此时绳子的拉力为0N。
答:但是在放水的过程中,当浮力等于重力,即漂浮后,液面降低,排开液体的体积不变,水和木块一起下降,故此时绳子的拉力为0N。
27.【答案】(1)根据题意知道,当弹簧恰好处于自然状态时没有发生形变,所以F浮=G
即ρ水gV排=ρ物gV
物块A体积为V=(0.1m)3=0.001m3
所以物体的密度 ρ物=ρ水V排V=35×1×103kg/m3=0.6×103kg/m3
答:物块A受到的浮力为6N;
(2)由 F浮=ρ液V排g 知道,物块A受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×6×10-4m3=6N
答:物块A的密度为0.6×103kg/m3;
(3)物块A刚好完全浸没水中时,弹簧的拉力F1=F浮-G=ρ水gV-ρ物gV=1×103kg/m3×10N/kg×10-3m3-0.6×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=4N
由图乙知道,此时弹簧伸长了4cm,当容器中水的深度为30cm时,物块A有 25 的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态,则弹簧的原长 L0=ℎ水−ℎA浸=30cm−(1−25)×10cm=24cm
所以,物块A刚好完全浸没水中弹簧的长度 L′=L0+ΔL=24cm+4cm=28cm
则浸没时水面的高度为 ℎ2=L′+LA=28cm+10cm=38cm
则水面升高的高度 Δℎ=ℎ2−ℎ水=38cm−30cm=8cm=0.08m
物块A恰好浸没时水对容器底部压强的增加量
Δp=ρ水gΔℎ=1×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa
答:往容器缓慢加水(水未溢出)至物块A恰好浸没时水对容器底部压强的增加量为800Pa。
28.【答案】(1)解:容器中水的深度ℎ1=8cm=0.08m
根据p=ρgℎ可得p=ρ水gℎ1=1×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa
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Δℎ=ℎ2−ℎ1=18cm−8cm=10cm=0.1m
圆柱形容器底面积为S=80cm2=80×10−4m2
则物体的体积为V=SΔℎ=80×10−4m2×0.1m=8×10−4m3
根据阿基米德原理可得F浮=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×8×10−4m3=8N
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F1=G
放入后拉力F2=G−F浮
已知F1与F2之比为3∶1,所以F1F2=31=GG−F浮
31=ρAVgρAVg−ρ水Vg
31=ρAρA−1×103kg/m3
解得ρA=1.5×103kg/m3
答:物体A的密度为1.5×103kg/m3。
29.【答案】解:①在图(b)中,水面与容器口相平,水对容器底部的压强为p=ρgℎ=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
②质量为0.18千克的实心木块放入水中,漂浮,其浮力与重力相等F浮=G木=mg=0.18kg×10N=1.8N
静止后木块有的13体积露出水面,根据阿基米德原理,浮力为F浮=ρg23V木=1.8N
可解得ρgV木=2.7N
将A物体放在木块上,木块刚好完全浸没在水中,AB漂浮,总浮力与AB总重力相等GA+G木=F浮′=ρgV木=2.7N
可解得GA=2.7N−G木=2.7N−1.8N=0.9N
A物体的质量为mA=GAg=0.9N10N/kg=0.09kg=90g
③若A物体放在木块上方时,AB当作一整体,漂浮在水面,总浮力与AB总重力相等,水面与容器口相平;当把A物体拴在木块下方(不触底)时,AB也当作一整体,也将漂浮在水面,总浮力与AB总重力相等,根据阿基米德原理,即两种情况下,排开水的体积相等,即水面都与容器口相平,水对容器底部压强为p=ρgℎ
即水对容器底部压强相等,水对容器底部压力为F=pS
因此水对容器底部压力也相等,即F1=F2
答:①在图(b)中,水对容器底部的压强为2000Pa;
②A物体的质量为90g;
③F1=F2。
30.【答案】解:①浸入前液体对容器底部的压强为Pa,则此时水的深度为
ℎ水前=p水前ρ水g=1960Pa1.0×103kg/m3×9.8N/kg=0.2m
②容器放在水平地面上,放入小球后,容器对地面增加的压力等于小球的重力,有
S=F增p增=Gp增=mgp地后−p地前=2kg×9.8N/kg3430Pa−2450Pa=0.02m2
③小球浸没后,水深为 ℎ水后=p水后ρ水g=2352Pa1.0×103kg/m3×9.8N/kg=0.24m
小球的体积为 V=0.02m2×(0.24m−0.2m)=0.0008m3
小于的密度为
ρ=mV=2kg0.0008m3=2500kg/m3
答:①小球浸入前,容器中水的深度为0.2m。
② 容器的底面积为0.02m2。
③ 实心小球的密度为2500kg/m3。
31.【答案】(1)解:当加入的水 m水=3kg 时,p水=0.6×103Pa,
由p=ρgh可得,水的深度h= p水ρ水g = 0.6×103Pa1×103kg/m3×10N/kg =0.06m=6cm;
答:圆柱体 M 刚好漂浮时容器中水的深度为6cm
(2)解:由于物体M 刚好漂浮且露出水面的高度为4cm,则物体M 的高度H=h+h露=6cm+4cm=10cm;
由漂浮条件可知:F浮=G,即:ρ水V排g=ρ物V物g,
则 ρ水Sh浸g=ρ物SHg,
所以ρ物= ℎ浸H ρ水= 6cm10cm ×1×103 kg/m3=0.6×103kg/m3;
答:圆柱体 M 的密度为0.6×103kg/m3;
(3)解:由 ρ= mV 可得,水的体积V= m水ρ水 = 3kg1×103kg/m3 =3×10﹣3m3,
圆柱体周围的水的底面积S 水= V水ℎ = 3×10﹣3m30.06m =0.05m2,
由于加入的水等于7kg与3kg时压强分别为1.0×103Pa、0.6×103Pa,由p= FS=GS
得,容器的底面积 S=ΔGΔP=ΔmgΔp=(7kg−3kg)×10Nkg1.0×103pa−0.6×103pa=0.1m2
圆柱体的底面积S圆柱体=S﹣S水=0.1m2﹣0.05m2=0.05m2,
则圆柱体的体积V=Sh=0.05m2×0.1m=0.005m3,
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.005m3=50N
圆柱体M的重力GM=mg=ρVg=0.6×103kg/m3×0.005m3×10N/kg=30N,
G正方体=F浮﹣GM=50N﹣30N=20N.
答:该正方体的重力为20N.
32.【答案】(1)解:奋斗者号在马里亚纳海沟成功坐底后,受到的海水压强p=ρ液hg=1.0×103kg/m3×10909m×10N/kg=1.0909×108Pa
答:奋斗者号在马里亚纳海沟成功坐底后,受到的海水压强1.0909×108Pa;
(2)解:三个观察窗的总受力面积S总=3S=3×0.2m2=0.6m2
奋斗者号在马里亚纳海沟坐底后,三个观察窗所受到的海水压力F=pS总=1.0909×108Pa×0.6m2=6.5454×107N
答:奋斗者号在马里亚纳海沟坐底后,三个观察窗所受到的海水压力6.5454×107N
(3)解:奋斗者号完全进入海水中受到的浮力F浮=ρ液V排液g=1×103kg/m3×50m3×10N/kg=5×105N
奋斗者号的重力G=mg=2.2×104kg×10N/kg=2.2×105N
需要在下方配备压载铁的重力G压载铁=F浮-G=5×105N-2.2×105N=2.8×105N
压载铁的质量由m= G压载铁g=2.8×105N10N/kg=2.8×104kg
答:需要在下方配备压载铁的质量2.8×104kg。
33.【答案】(1)解:海水密度近似为水的密度1.0×103kg/m3,水下5米深处海水产生的压强是 p=ρgℎ=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa
答:水下5米深处海水产生的压强是 5×104Pa ;
(2)解:60t的浮冰漂浮在海面上,其浮力与重力相等,因此浮冰受到的浮力是 F浮=G=mg=60×103kg×10N/kg=6×105N
答:浮冰受到的浮力是 6×105N ;
(3)解:浮冰漂浮在海面上,其浮力与重力相等 ρ海水gV排=ρ冰gV冰
可求得排水体积为 V排=ρ冰gV冰ρ海水g=ρ冰V冰ρ海水
冰熔化成水,质量不变,熔化成水的体积 V水=m水ρ水=m冰ρ水=ρ冰V冰ρ水
海水密度近似为水的密度1.0×103kg/m3,则 V排=V水
即浮冰熔化成水与冰排开水的体积相等,即如果海面所有浮冰全部熔化后,对海平面水位不会造成影响。
答:如果海面所有浮冰全部熔化后,对海平面水位不会造成影响。
34.【答案】(1)圆柱体 A 对水平桌面的压强大小
pA=FASA=mAgSA=ρAVAgSA=ρAgℎA=0.6×103kg/m3×10N/kg×10×10−2m=600Pa
答:圆柱体 A 对水平桌面的压强大小为 600Pa ;
(2)圆柱体A漂浮起来,漂浮时浮力等于重力,故此时圆柱体A所受的浮力为 F浮=G物=m物g=ρAVAg=ρASAHg=pASA=600Pa×15×10−4m2=0.9N
此时圆柱体排开液体的体积为 V排=F浮ρ油g=0.9N0.9×103kg/m3×10N/kg=1×10−4m3=100cm3
则此时圆柱体A浸没在油中的深度为 ℎA浸=V排SA=100cm315cm2=6.67cm
则此时油的体积为 V油=SℎA浸=(SB−SA)ℎ浸=SAℎ浸=15cm2×6.67cm=100cm3
则容器B中油的初始深度 ℎB油=V油SB=100cm32×15cm2=3.33cm答:容器B中油的初始深度至少 3.33cm 时,恰能使放入其中的圆柱体A漂浮起来.
(3)圆柱体A竖直缓慢放入容器 C内,假设此时圆柱体A漂浮,则此时的浮力仍然为重力,为0.9N,此时排开水的体积为
V排水=F浮ρ水g=0.9N1×103kg/m3×10N/kg=9×10−5m3=90cm3
此时圆柱体A浸没在水中的深度为
ℎA浸水=V排SA=90cm315cm2=6cm
由于水的初始深度就有了6cm,那么放入圆柱体A后水的深度大于6cm,那么圆柱体A可以漂浮在水中,那么此时水增加的深度为
Δℎ水=V排水SC−SA=90cm320cm2−15cm2=18cm
由于容器C的高度只有10cm,那么有水溢出,此时容器C装满,高度为10cm,再将圆柱体A竖直向上缓慢提升 0.5 cm,设水面下降的高度为 Δℎ水' ,则下降水的体积等于圆柱体减小的体积为 V水下降=Sℎ=(SC−SA)Δℎ水'=SAℎ
可以得出 Δℎ水'=1.5cm
则此时水的深度为 ℎ水'=10cm−1.5cm=8.5cm=0.085m
静止时水对容器C底部的压力 F=pS=ρ水gℎ水'SC=1×103kg/m3×10N/kg×0.085m×20×10−4m2=1.7N
答:静止时水对容器C底部的压力 1.7N 。
35.【答案】(1)由题金属瓢排开水的体积V排=Sh1=100cm2×10cm=1000cm3=1×10-3m3
金属瓢所受的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N
金属瓢漂浮时受到的浮力等于它的重力,金属瓢所受重力G=F浮=10N
金属瓢的质量 m=Gg=10N10N/kg=1kg
答:金属瓢的质量是1kg;
(2)金属瓢沉底时,排开水的体积等于自身体积,则金属瓢的体积V=V排′=Sh2=100cm2×2cm=200cm3=2×10-4m3
金属瓢的密度 ρ=mV=1kg2×10−4m3=5×103kg/m3
答:金属瓢的密度是 5×103kg/m3 ;
(3)金属瓢漂浮在水面和沉入水底时,水面的高度差Δh=h1-h2=10cm-2cm=8cm=0.08 m
水对容器底部的压强变化量Δp=ρ水gΔh=1.0×103 kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa
答:水对容器底部的压强变化量为800Pa;
(4)金属瓢静止在容器底部时,受到的浮力F浮′=ρ水gV排′=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10﹣4m3=2N
容器对金属瓢的支持力F支持=G-F浮′=10N-2N=8N
答:容器对金属瓢的支持力为8N。
36.【答案】(1)解:原溢水杯中水的重力 G=m水g=0.18kg×10N/kg=18N
答:原溢水杯中水的重力为18N。
(2)解:根据 ρ=mV 可知溢出水的体积 V溢=m溢ρ水=200g1g/cm3=200cm3
因原溢水杯中没有装满水则圆柱体排开水的体积 V排=Sℎ+V溢=300cm2×2cm+200cm3=800cm3=8×10﹣4m3
圆柱形铝块受到的浮力 F浮=G排=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×8×10﹣4m3×10N/kg=8N
答:圆柱形铝块受到的浮力为8N。
(3)解:由于圆柱体对容器底的压力为0,所以圆柱体漂浮 G=F浮=8N
由 G=mg 得 m物=Gg=8N10N/kg=0.8kg
答:圆柱形铝块的质量为0.8kg。
(4)解:铝块的底面积 S铝=V排ℎ1+ℎ2=800cm36cm+2cm=100cm2
若此时再将圆柱体竖直向上移动3cm,水下降的高度为 ℎ'=S铝ℎ升S容−S物=100cm2×3cm300cm2−100cm2=1.5cm
此时圆柱铝块浸在水中的深度 ℎ浸=ℎ1+ℎ2−ℎ升−ℎ'=6cm+2cm−3cm−1.5cm=3.5cm=0.035m
圆柱形铝块底部受到水的压强 p=ρ水gℎ=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.035m=350Pa
答:若此时再将圆柱体竖直向上移动3cm,此时圆柱形铝块底部受到水的压强为350Pa。
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