浙教版科学考前刷题必备系列十压强浮力计算2.docx
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浙教版科学考前刷题必备系列十压强浮力计算2
2020浙教版科学考前刷题必备系列(十)
浮力与压强计算
(2)
1.有一个如图所示的两端开口的弯管形容器,从粗端向容器中灌水,在细端用一个横截面积是0.01m2的活塞堵住,活塞可在细管内无摩擦地滑动.当H=30cm,h=10cm时,在活塞上放置一个重力是10N的砝码,活塞静止.(g取10N/kg)求:
(1)水对活塞的压强;
(2)活塞的重力.
2.2017年12月24日,我国自主研发的全球最大水陆两栖飞机AG600首飞成功,可为“海上丝绸之路”航行安全提供最快速有效的支援与安全保障.它的最大飞行速度为560km/h,最大航程为4500km,巡航速度(经济、节油的飞行速度)为500km/h.某次起飞前,飞机静止在水平跑道上,总质量为51t,轮胎与跑道的总接触面积为0.6m2(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg).求:
(1)飞机静止在跑道上时对跑道的压强是多少?
(2)起飞后,飞机在空中直线飞行1400km,所需要的最短时间是多少?
(3)飞机到达目的地降落后,漂浮在水面上,排开水的质量为46t,此时飞机受到的重力是多少?
舱底某处距水面1.5m,水对该处产生的压强是多少?
3.如图所示,水平地面上放有上下两部分均为柱形的薄壁容器重9N;上下两部分的横截面积之比为1∶4,高度均为10cm;容器中倒入1.6kg酒精,深度为8cm.(ρ酒精=0.8×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)酒精对容器底面的压强.
(2)容器对水平地面的压强.
(3)往容器内加酒精,酒精的深度为多少时,酒精对容器底面的压力与容器对地面的压力相等.
4.据报道我国新型核潜艇096在研发中,是保卫国家安全的又一利器.它的部分性能参数可达到:
水下排水量16000t,水下巡航速度最大32节,最大潜深600m.求:
(1)核潜艇在水中航行时受到的最大浮力;
(2)核潜艇下潜到最大潜深时受到水的压强和核潜艇上一个面积是400cm2的观察窗口受到海水的压力;
(3)若核潜艇在水下以最大航速做水平匀速直线运动时所受的阻力约为3×105N,则它的动力功率约为多少?
(1节≈0.5m/s,g取10N/kg,海水的密度取1.0×103kg/m3)
5.某水底打捞作业中,需将一长方体石柱从水底匀速打捞出来.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=1.0×103kg/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.
6.科技小组的同学用泡沫塑料和灯泡等制作了一个航标灯模型,如图所示.航标灯A总重4N,A底部与浮子B用细绳相连.当水位上升时,浮子B下降;水位下降时,浮子B上升,使航标灯A静止时浸入水中的深度始终保持5cm,航标灯A排开水的质量为500g,浮子B重0.5N(不计绳重和摩擦,g=10N/kg).求:
(1)航标灯A底部受到水的压强是多大?
(2)航标灯A静止时受到的浮力是多大?
(3)浮子B的体积是多大?
7.圆柱形容器置于水平地面(容器重忽略不计),容器的底面积为0.2m2,内盛30cm深的水.现将一个底面积400cm2、体积4000cm3的均匀实心圆柱体放入其中,如图甲所示,物体漂浮在水面.其浸入水中的深度为5cm;当再给物体施加一个竖直向下大小不变的压力F以后,物体最终恰好浸没于水中静止,如图乙所示.(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)则:
(1)物体受到的重力是多少?
(2)物体浸没水中静止时容器对地面的压强是多少?
(3)从物体漂浮水面到浸没水中静止过程中压力F做了多少功?
8.如图甲所示为一辆洒水车,未装水时其质量为4t.(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)未装水时,洒水车对水平路面的压力多大?
(2)洒水车储水箱装满水后,水箱内距水面0.4m深处,水产生的压强多大?
9.滑旱冰是青少年最喜欢的一项运动.如图所示,小兵质量约为34kg,所穿的四轮直排旱冰鞋每只质量为3kg,鞋底每个轮子与地面接触面积为4cm2.(g取10N/kg)
求:
(1)小兵自身受到的重力;
(2)若比赛时小兵滑行1200m用时2.5min,小兵滑行的平均速度是多少m/s;
(3)小兵单脚滑行时对地面的压强.
参考答案
1.解:
(1)活塞下表面所处的深度
h水=H-h=0.3m-0.1m=0.2m,
水对活塞下表面的压强
p水=ρ水gh水=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa
(2)水对活塞下表面的压力
F=p水S=2×103Pa×0.01m2=20N
因为活塞和砝码静止,所以水对活塞下表面的压力等于砝码和活塞受到的重力之和,即F=G码+G塞则活塞的重力G塞=F-G码=20N-10N=10N
2.解:
(1)飞机静止时对跑道的压力
F=G=mg=51×103kg×10N/kg=5.1×105N
则飞机对跑道的压强
p水=
=
=8.5×105Pa
(2)飞机最大飞行速度为560km/h,则飞行所需要的时间最短
t=
=
=2.5h
(3)飞机漂浮在水面上,此时飞机受到的重力与浮力相等,即
G=F浮=m排g=46×103kg×10N/kg=4.6×105N
水对舱底某处的压强
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5m=1.5×104Pa
3.解:
(1)h=8cm=0.08m
酒精对容器底面的压强
p=ρ酒精gh=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.08m=640Pa
(2)容器对水平地面的压力
F=G容+m酒精g=9N+1.6kg×10N/kg=25N
由m=ρV=ρsh得容器的底面积:
S=
=
=0.025m2
容器对水平地面的压强:
p容器=
=
=1000Pa
(3)假设添入酒精后,酒精的深度为h总
由于容器上部分内有酒精时,酒精对容器底面的压力才能大于酒精本身的重力,而容器下部的深度为10cm(合0.1m),故酒精的深度一定大于0.1m,
容器上部分的横截面积:
S上=
S=0.25S,
所以,添加酒精后,酒精对容器底面的压力:
F1=pS=ρ酒精gh总S
容器对水平地面的力:
F2=G容+G酒精=G容+ρ酒精gSh0+0.25Sρ酒精g(h总-h0)
根据题意,将G容=9N、ρ酒=0.8×103kg/m3、g=10N/kg、S=0.025m2、h0=0.1m代入F1=F2,
解得:
h总=0.16m
故酒精的深度达到0.16m时,酒精对容器底面的压力与容器对地面的压力相等.
4.解:
(1)最大浮力:
F浮=G排=mg=1.6×104×103kg×10N/kg=1.6×108N
(2)最大潜深时受到海水的压强:
p=ρ海gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×600m=6×106Pa
核潜艇观察窗口受到海水的压力:
F=pS=6×106Pa×400×10-4m2=240000N=2.4×105N
(3)因为做匀速直线运动,所以F动=f=3×105N
核潜艇的动力功率:
P=F动v=3×105N×32×0.5m/s=4.8×106W
5.解:
(1)由图可知,当石柱完全浸没时拉力F=7500N,当石柱露出水面后,F0=12500N,G=F0
所以石柱浸没在水中受到的浮力
F浮=G-F=12500N-7500N=5000N
(2)石柱未露出水面前,钢丝绳的拉力F=7500N
所以在水中上升2m拉力所做的功
W=Fs=7500N×2m=1.5×104J
(3)由图可知,在水底时石柱上表面距水面的深度为h=3m
故在水底时石柱上表面受到水的压强
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa
6.解:
(1)航标灯A底部受到水的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-2m=500Pa
(2)由阿基米德原理,航标灯A静止时受到的浮力FA浮=G排=m排g=0.5kg×10N/kg=5N
(3)A在重力、浮力和拉力作用下保持静止时,绳子对A的拉力为F=FA浮-GA=5N-4N=1N,则B受到绳子的拉力为F′=F=1N
B在重力、浮力和拉力作用下保持静止时,B受到的浮力为FB浮=GB+F′=0.5N+1N=1.5N;根据F浮=ρ液gV排可知,浮子的体积为VB=V排=
=
=1.5×10-4m3
7.解:
(1)物体漂浮时排开液体的体积为V排=0.04m2×0.05m=2×10-3m3
物体受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-3m3=20N
因为物体漂浮,所以物体受到的重力为G物=F浮=20N
(2)当物体浸没时,排开液体的体积为V排′=4×10-3m3,物体受到的浮力为F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10-3m3=40N,压力为F=F浮′-G物=40N-20N=20N,容器内水的体积V水=0.2m2×0.3m=0.06m3,容器内水受到的重力为G水=ρ水gV水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m3=600N,容器对地面的压力为F压=G水+G物+F=600N+20N+20N=640N,容器对地面的压强为p=
=
=3200Pa
(3)由题意得,物体露出水面的高度为h露=
-h0=
-5cm=0.05m,施加压力F后,水面上升高度为h水=
=
=0.01m,则物体下降的高度为h=h露-h水=0.05m-0.01m=0.04m,压力F做的功为W=Fh=20N×0.04m=0.8J
8.解:
(1)F=G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N
(2)p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4.0×103Pa
9.解:
(1)小兵自身受到的重力:
G=mg=34kg×10N/kg=340N
(2)滑行时间t=2.5min=150s
小兵滑动的平均速度:
v=
=
=8m/s
(3)小兵单脚滑行时,对地面的压力为小兵和旱冰鞋的总重力,旱冰鞋的重力:
G鞋=3kg×2×10N/kg=60N
F=G+G鞋=340N+60N=400N
与地面的接触面积:
S=4×4cm2=16cm2=1.6×10-3m2
则对地面的压强:
p=
=
=2.5×105Pa
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- 浙教版 科学 考前 必备 系列 压强 浮力 计算