有關壓強和浮力的綜合題

題型復習(四)綜合計算題第1講力學計算力學計算題是通過物理定律、公式的運用與計算，對題目給的物理量進行數(shù)學運算，得到所需的答案.力學計算題主要包括壓強與浮力的綜合計算；含有簡單機械的綜合計算；有關機械效率的綜合計算題.從命題形式上看，綜合題它往往借助生產(chǎn)生活中的實物或事件為載體，從不同的角度挖掘其中所隱含的物理過程，最后求解出某些相關的問題.題型之一有關壓強和浮力的綜合題這類計算題往往將密度、固體壓強、氣體壓強及浮力的計算綜合交織在一起考查，解答這類題時首先要選出正確的計算公式；二是要正確理解公式中物理量的意義；最后整體分析與單獨分析相結合.〔2014·重慶B〕如圖甲所示，水平旋轉的平底柱形容器A的底面積為200cm2，不吸水的正方體木塊B重為5N，邊長為10cm，靜止在容器底部，質量體積忽略的細線一端固定在容器底部，另一端固定在木塊底面中央，且細線的長度為L＝5cm，水的密度為1.0×103kg/m3.求：〔1〕甲圖中，木塊對容器底部的壓強多大？〔2〕問容器A中緩慢加水，當細線受到拉力為1N時，停止加水，如圖乙所示，此時木塊B受到的浮力是多大？〔3〕將圖乙中與B相連的細線剪斷，當木塊靜止時，容器底部受到水的壓強是多大？點撥：根據(jù)木塊B的所受的重力和邊長，結合固體壓強的公式計算出木塊對容器底部的壓強；對木塊進行受力分析，列出平衡等式，求出木塊在水中受到的浮力；繩子剪斷后，木塊在水中處于漂浮狀態(tài)，求出此時木塊排開水的體積，然后再求出排開水的高度，進而求出容器底部所受水的壓強.〔2013·聊城〕如圖甲所示，彈簧測力計下面掛一實心圓柱體，將圓柱體從盛有水的容器上方離水面某一高度處緩緩下降〔其底面始終與水面平行〕，使其逐漸浸沒入水中某一深度處.如圖乙是整個過程中彈簧測力計的示數(shù)F與圓柱體下降高度h變化關系的數(shù)據(jù)圖像.ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg.求：〔1〕圓柱體的重力.〔2〕圓柱體浸沒時受到的浮力.〔3〕圓柱體的密度.〔4〕圓柱體在剛浸沒時下外表受到的水的壓強.〔2014·汕尾〕如下圖為某種型號潛水艇，其體積為5×10３m３〔海水密度近似取1.0×10３kg/m３，g取〔1〕它在潛入到水下執(zhí)行任務時所受浮力；〔2〕它潛入到水下200m時，它的一個面積為1.2m２的艙蓋所受海水的壓強和壓力.〔2013·重慶〕2013年5月12號是母親節(jié)，小明陪父母一起去商場，想送給母親節(jié)日禮物，在商場中媽媽看上了既美觀又實用的茶幾魚缸，如圖甲所示.現(xiàn)將該魚缸放在水平地面上，魚缸內(nèi)的底面積是0.8m２，所裝水的深度為0.5m.一條質量為100g的金魚懸浮在魚缸水中，如圖乙所示，g取10N/kg.〔1〕金魚受到的浮力是多大？〔2〕水對魚缸底部的壓力是多大？〔2014·玉林〕如下圖，體積為500cm３的長方體木塊浸沒在裝有水的柱形容器中，細線對木塊的拉力為2N，此時水的深度為20cm.〔g取10N/kg〕，求：〔1〕水對容器底的壓強；〔2〕木塊受到水的浮力；〔3〕木塊的密度；〔4〕假設剪斷細線待木塊靜止后，將木塊露出水面的局部切去，要使剩余木塊剛好浸沒在水中，在木塊上應加多大的力？〔2014·廣安〕如下圖，一個圓柱形容器的底面積是10dm2，裝入一定量的水.現(xiàn)將一個方木塊放入容器中，木塊漂浮在水面上，水未溢出，木塊浸入水中的體積是6dm3，這時水的深度為8dm.〔g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m〔1〕木塊受到的浮力是多大？〔2〕放入木塊后，容器底部受到水的壓力是多大？〔2014·黔西南〕汕昆高速公路“冊亨-興義”其中有一隧道長4km，小汽車以100km/h的速度通過，所用的時間是多少小時？如果小汽車油箱裝滿油的容積是10-2m3，質量7.1kg，油的密度是多少？如果油的深度是〔2014·黃岡〕2014年4月14日，為尋找失聯(lián)的MH370航班，啟用了“藍鰭金槍魚-21”〔簡稱“金槍魚”〕自主水下航行器進行深海搜尋.其外形與潛艇相似〔如圖甲所示〕，相關標準參數(shù)為：體積1m3、質量750kg，最大潛水深度4500m，最大航速7.4km/h〔不考慮海水密度變化，密度ρ取1.0×103kg/m3，g〔1〕假設“金槍魚”上有面積為20cm2的探測窗口，當它由海水中2000m處下潛至最大潛水深度處，問該探測窗口承受海水的壓力增加了多少？〔2〕“金槍魚”搜尋任務完成后，變?yōu)樽灾貢r恰能靜止漂浮在海面上，此時露出海面體積為多大？〔3〕假設上述漂浮在海面的“金槍魚”，由起重裝置將其勻速豎直吊離海面.起重裝置拉力的功率隨時間變化的圖像如圖乙所示，圖中P3=3P1.求t1時刻起重裝置對“金槍魚”的拉力〔不考慮水的阻力〕.題型復習(四)綜合計算題第1講力學計算題型之一有關壓強和浮力的綜合題例1〔1〕F=G=5N，S=0.1m×0.1m=0.01m＝=500Pa；〔2〕木塊B現(xiàn)在在水中受到豎直向上的浮力和豎直向下的重力、拉力，在這三個力的作用下處于靜止狀態(tài)，故F浮=G+F拉=5N+1N=6N；〔3〕據(jù)〔2〕可知F浮=6N；故此時木塊浸入水中的體積是：F浮=ρgV排，V排=F浮/〔ρg〕=6N/(1000kg/m3×10N/kg)=0.0006m3故此時木塊浸入水中的深度是：h=V/S=0.0006m3/0.01m2=0.06m=故此時液面的總高度是：h=6cm+5cm=11cm；故此時杯中水的體積是：V=0.02m2×0.11m-0.0006m3將圖乙中與B相連的細線剪斷，當木塊靜止時，木塊恰好處于漂浮狀態(tài)，即此時F浮=G物=5N；V排=F浮/〔ρg〕=5N/(1000kg/m3×10N/kg)=0.0005m3故此時水和木塊浸入水中的總體積是：V=0.0016m3+0.0005m3=0.002所以此時的液體的深度是：h=0.0021m3/0.02m2=故此時容器底部所受的壓強是：p=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×0.105m=1050Pa.針對訓練1.〔1〕由圖像可知，當h=0時，彈簧測力計示數(shù)為12N，此時圓柱體處于空氣中，根據(jù)二力平衡條件可知，G=F拉=12N；〔2〕圖像中CD段是圓柱體完全浸入水中的情況，此時圓柱體受到的拉力F=4N，那么圓柱體受到的浮力F浮=G-F=12N-4N=8N.〔3〕圓柱體完全浸入水中時根據(jù)F浮=ρ水gV排得：V物=V排===8×10-4m3，由公式G=mg可求出物體的質量m===1.2kg，那么圓柱體密度ρ物===1.5×103kg/m3.〔4〕由圖像可知，不考慮水面上升，圓柱體在剛浸沒時，物體又下降4cm，那么下外表所處的深度為h=4cm=0.04m，因此剛浸沒時下外表受到的液體壓強p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m2.〔1〕因為潛水艇排開海水的體積等于潛水艇的體積V=5×103m3F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×103m3〔2〕海水對潛水艇外殼的壓強：p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×200m=2×10由得，F(xiàn)=pS=2×106Pa×1.2m2=2.4×106N3.〔1〕因為金魚懸浮，所以它受到的浮力等于總重力：F=G=mg=0.1kg×10N/kg=1N；〔2〕水對魚缸底部的壓強:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×10水對魚缸底部的壓力:F=pS=5×103Pa×0.8m2=4×1034.〔1〕水對容器底的壓強：p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10〔2〕根據(jù)阿基米德原理得：F浮=ρ水gV排=ρ水gV木=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.000〔3〕此時木塊受到三個力的作用，向上的是浮力，向下的重力和拉力，即F浮=G+F拉；故G=F浮-F拉=5N-2N=3N；故其質量是m===0.3kg；由密度的計算公式ρ===600kg/m3；〔4)剪刀剪斷后,F′浮=G木=3N此時,V′排=F′浮/〔ρ水g〕=3/〔1.0×103kg/m2×10N/kg〕=3×切去后,G′木=ρ木V木g=ρ木V′排g=0.6×103kg/m3×3×10-4應加的力的大小為:F′=F′浮-G′木=3N-1.8N=1.2N5.〔1〕因為V排=V=6dm3=6×10-3m所以F浮=ρ水gV排=1000kg/m3×10N/kg×6×10-3m〔2〕h=8dm=0.8m，那么水對容器底的壓強：p=ρ水gh=1000kg/m3×10N/kg×0.8m=8×103Pa.故F=pS=8×103Pa×10×10-2m6.〔1〕由v=st得小汽車通過隧道的時間：t===0.04h；〔2〕油的密度：ρ===0.71×103kg/m3；〔3〕油對油箱底所產(chǎn)生的壓強：p=ρgh=0.71×103kg/m3×9.8N/kg×7.〔1〕海面下2000m處的壓強：p1=ρgh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×2000m=2×10下潛至最大潛水深度處壓強：p2=ρgh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×4500m=4.5×10增加的壓強：Δp=p2-p1=4.5×107Pa-2×107Pa=2.5×107Pa；由F=pS得探測窗口承受海水的壓力增加：ΔF=ΔpS=2.5×107Pa×20×10-4m2=5×10〔2〕由于“金槍魚”搜尋任務完成后，靜止漂浮在海面上，所以有F浮=G.又由F浮=ρV排g，G=mg，得ρV排g=mg，V排===0.75m3露出海面體積：V露=V