中考物理 综合计算题 第1讲 力学计算 有关压强和浮力的综合题

题型复习(四) 综合计算题第1讲 力学计算 力学计算题是通过物理定律、公式的运用与计算，对题目给的物理量进行数学运算，得到所需的答案.力学计算题主要包括压强与浮力的综合计算；含有简单机械的综合计算；有关机械效率的综合计算题. 从命题形式上看，综合题它往往借助生产生活中的实物或事件为载体，从不同的角度挖掘其中所隐含的物理过程，最后求解出某些相关的问题.题型之一 有关压强和浮力的综合题这类计算题往往将密度、固体压强、气体压强及浮力的计算综合交织在一起考查，解答这类题时首先要选出正确的计算公式；二是要正确理解公式中物理量的意义；最后整体分析与单独分析相结合.（2014·重庆B ）如图甲所示，水平旋转的平底柱形容器A 的底面积为200 cm 2，不吸水的正方体木块B 重为5 N ，边长为10 cm ，静止在容器底部，质量体积忽略的细线一端固定在容器底部，另一端固定在木块底面中央，且细线的长度为L ＝5 cm ，已知水的密度为1.0×103 kg/m 3.求：（1）甲图中，木块对容器底部的压强多大？（2）问容器A 中缓慢加水，当细线受到拉力为1 N 时，停止加水，如图乙所示，此时木块B 受到的浮力是多大？（3）将图乙中与B 相连的细线剪断，当木块静止时，容器底部受到水的压强是多大？点拨：根据木块B 的所受的重力和边长，结合固体压强的公式S F p 计算出木块对容器底部的压强；对木块进行受力分析，列出平衡等式，求出木块在水中受到的浮力；绳子剪断后，木块在水中处于漂浮状态，求出此时木块排开水的体积，然后再求出排开水的高度，进而求出容器底部所受水的压强.1.（2013·聊城）如图甲所示，弹簧测力计下面挂一实心圆柱体，将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降（其底面始终与水面平行），使其逐渐浸没入水中某一深度处.如图乙是整个过程中弹簧测力计的示数F 与圆柱体下降高度h 变化关系的数据图 像.已知ρ水=1.0×103 kg/m 3，g 取10 N/kg.求：（1）圆柱体的重力.（2）圆柱体浸没时受到的浮力.（3）圆柱体的密度.（4）圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强.2.（2014·汕尾）如图所示为某种型号潜水艇，其体积为5×10３ m３（海水密度近似取1.0×10３kg/m３，g取10 N/kg）.求：（1）它在潜入到水下执行任务时所受浮力；（2）它潜入到水下200 m时，它的一个面积为1.2 m２的舱盖所受海水的压强和压力.3.（2013·重庆）2013年5月12号是母亲节，小明陪父母一起去商场，想送给母亲节日礼物，在商场中妈妈看上了既美观又实用的茶几鱼缸，如图甲所示.现将该鱼缸放在水平地面上，已知鱼缸内的底面积是0.8 m２，所装水的深度为0.5 m.一条质量为100 g的金鱼悬浮在鱼缸水中，如图乙所示，g取10 N/kg.（1）金鱼受到的浮力是多大？（2）水对鱼缸底部的压力是多大？4.（2014·玉林）如图所示，体积为500 cm３的长方体木块浸没在装有水的柱形容器中，细线对木块的拉力为2 N，此时水的深度为20 cm.（g取10 N/kg），求：（1）水对容器底的压强；（2）木块受到水的浮力；（3）木块的密度；（4）若剪断细线待木块静止后，将木块露出水面的部分切去，要使剩余木块刚好浸没在水中，在木块上应加多大的力？5.（2014·广安）如图所示，一个圆柱形容器的底面积是10 dm2，装入一定量的水.现将一个方木块放入容器中，木块漂浮在水面上，水未溢出，木块浸入水中的体积是6 dm3，这时水的深度为8 dm.（g取10 N/kg，ρ水=1.0×103 kg/m3）求：（1）木块受到的浮力是多大？（2）放入木块后，容器底部受到水的压力是多大？6.（2014·黔西南）汕昆高速公路“册亨-兴义”其中有一隧道长4 km，小汽车以100 km/h的速度通过，所用的时间是多少小时？如果小汽车油箱装满油的容积是10-2m3，质量7.1kg，油的密度是多少？如果油的深度是20 cm，油对油箱底所产生的压强是多少？7.（2014·黄冈）2014年4月14日，为寻找失联的MH370航班，启用了“蓝鳍金枪鱼-21”（简称“金枪鱼”）自主水下航行器进行深海搜寻.其外形与潜艇相似（如图甲所示），相关标准参数为：体积1 m3、质量750 kg，最大潜水深度4 500 m，最大航速7.4 km/h （不考虑海水密度变化，密度ρ取1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg）.（1）假设“金枪鱼”上有面积为20 cm 2的探测窗口，当它由海水中2 000 m 处下潜至最大潜水深度处，问该探测窗口承受海水的压力增加了多少？（2）“金枪鱼”搜寻任务完成后，变为自重时恰能静止漂浮在海面上，此时露出海面体积为多大？（3）若上述漂浮在海面的“金枪鱼”，由起重装置将其匀速竖直吊离海面.起重装置拉力的功率随时间变化的图像如图乙所示，图中P 3=3P 1.求t 1时刻起重装置对“金枪鱼”的拉力（不考虑水的阻力）.题型复习(四) 综合计算题第1讲力学计算题型之一 有关压强和浮力的综合题例1（1）F=G=5 N ，S =0.1 m ×0.1 m=0.01 m 2 S F p ＝20.01m 5N =500 Pa ； （2）木块B 现在在水中受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、拉力，在这三个力的作用下处于静止状态，故F 浮=G+F 拉=5 N+1 N=6 N ；（3）据（2）可知F 浮=6 N ；故此时木块浸入水中的体积是：F 浮=ρgV 排，V 排=F 浮/（ρg ） =6 N/(1 000 kg/m 3×10 N/kg)=0.000 6 m 3；故此时木块浸入水中的深度是：h=V/S =0.000 6 m 3/0.01 m 2 =0.06 m=6 cm ；故此时液面的总高度是：h =6 cm+5 cm=11 cm ；故此时杯中水的体积是：V =0.02 m 2×0.11 m-0.000 6 m 3=0.001 6 m 3将图乙中与B 相连的细线剪断，当木块静止时，木块恰好处于漂浮状态，即此时F 浮=G 物=5 N ；V 排=F 浮/（ρg ） =5 N/(1 000 kg/m 3×10 N/kg)=0.000 5 m 3；故此时水和木块浸入水中的总体积是：V =0.001 6 m 3+0.000 5 m 3=0.002 1 m 3；所以此时的液体的深度是：h =0.002 1 m 3/0.02 m 2 =0.105 m ；故此时容器底部所受的压强是：p=ρgh =1 000 kg/m 3×10 N/kg ×0.105 m=1 050 Pa.针对训练1.（1）由图像可知，当h =0时，弹簧测力计示数为12 N ，此时圆柱体处于空气中，根据二力平衡条件可知，G=F 拉=12 N ；（2）图像中CD 段是圆柱体完全浸入水中的情况，此时圆柱体受到的拉力F=4 N ，则圆柱体受到的浮力F 浮=G-F =12 N-4 N=8 N.（3）圆柱体完全浸入水中时根据F 浮=ρ水gV 排得：V 物=V 排=g F 水浮ρ=kg/N 10m /kg 100.1N 833⨯⨯=8×10-4 m 3， 由公式G=m g 可求出物体的质量m=g G =kg/N 10N 12=1.2 kg ， 则圆柱体密度ρ物=物物V m =34m108kg 2.1-⨯=1.5×103 kg/m 3. （4）由图像可知，不考虑水面上升，圆柱体在刚浸没时，物体又下降4 cm ，则下表面所处的深度为h =4 cm=0.04 m ，因此刚浸没时下表面受到的液体压强p =ρ水gh =1.0×103 kg/m 3×10 N/kg ×0.04 m=400 Pa.2.（1）因为潜水艇排开海水的体积等于潜水艇的体积V=5×103 m 3，所以潜水艇受到的浮力：F 浮=ρgV 排=1.0×103 kg/m 3×10 N/kg ×5×103 m 3=5×107 N（2）海水对潜水艇外壳的压强：p=ρgh =1.0×103 kg/m 3×10 N/kg ×200 m=2×106 Pa由SF p =得，F=pS =2×106 Pa ×1.2 m 2=2.4×106 N 3.（1）因为金鱼悬浮，所以它受到的浮力等于总重力：F=G=mg =0.1 kg ×10 N/kg=1 N ；（2）水对鱼缸底部的压强:p=ρgh=1.0×103 kg/m 3×10 N/kg ×0.5 m=5×103 Pa ，水对鱼缸底部的压力:F=pS =5×103 Pa ×0.8 m 2=4×103 N.4.（1）水对容器底的压强：p=ρ水gh =1.0×103 kg/m 3×10 N/kg ×20×10-2 m=2 000 Pa ；（2）根据阿基米德原理得：F 浮=ρ水gV 排=ρ水gV 木=1.0×103 kg/m 3×10 N/kg ×0.000 5 m 3=5 N ；（3）此时木块受到三个力的作用，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=5 N-2 N=3 N ；故其质量是m=g G =kg /N 10N 3 =0.3 kg ； 由密度的计算公式ρ=水V m =3m0005.0kg 3.0=600 kg/m3； （4)剪刀剪断后,F ′浮=G 木=3 N此时,V ′排=F ′浮/（ρ水g ）=3/（1.0×103 kg/m 2×10 N/kg ）=3×10-4 m 3切去后,G ′木=ρ木V 木g =ρ木V ′排g =0.6×103 kg/m 3×3×10-4 m 3×10 N/kg=1.8 N应加的力的大小为:F ′=F ′浮-G ′木=3 N-1.8 N=1.2 N5.（1）因为V 排=V=6 dm 3=6×10-3 m 3，所以F 浮=ρ水gV 排=1 000 kg/m 3×10 N/kg ×6×10-3 m 3=60 N ；（2）h =8 dm=0.8 m ，则水对容器底的压强：p =ρ水gh =1 000 kg/m 3×10 N/kg ×0.8 m=8×103 Pa.故F=pS =8×103 Pa ×10×10-2 m 2=800 N.6.（1）由v=st 得小汽车通过隧道的时间：t=v s =h/km 100km 4=0.04 h ； （2）油的密度：ρ=V m =32-m10kg 1.7=0.71×103 kg/m 3； （3）油对油箱底所产生的压强：p=ρgh=0.71×103 kg/m 3×9.8 N/kg ×0.2 m=1391.6 Pa.7.（1）海面下2 000 m 处的压强：p 1=ρgh 1=1.0×103 kg/m 3×10 N/kg ×2 000 m=2×107 Pa ；下潜至最大潜水深度处压强：p 2=ρgh 2=1.0×103 kg/m 3×10 N/kg ×4 500 m=4.5×107 Pa ；增加的压强：Δp =p 2-p 1=4.5×107 Pa-2×107 Pa=2.5×107 Pa ；由F=pS 得探测窗口承受海水的压力增加：ΔF =ΔpS =2.5×107 Pa ×20×10-4 m 2=5×104 N.（2）由于“金枪鱼”搜寻任务完成后，静止漂浮在海面上，所以有F 浮=G .又由F 浮=ρV 排g ，G=mg ，得ρV 排g=mg ，V 排=ρm =33m/kg 101kg 750⨯=0.75 m 3 露出海面体积：V 露=V-V 排=1 m 3-0.75 m 3=0.25 m 3.（3）由于起重装置吊起“金枪鱼”是匀速竖直吊离海面，所以速度保持不变即v 1=v 3，由P=Fv ，得P 1=F 1v 1，P 3=F 3v 3，又P 3=3P 1，所以有F 3=3F 1，F 1=31F 3， 在t 3时刻“金枪鱼”离开水面，由图像分析知，此时起重装置对“金枪鱼”的拉力等于“金枪鱼”的重力，即F 3=mg 所以t 1时刻起重装置对“金枪鱼”的拉力：F 1=31mg =⨯31750 kg ×10 N/kg=2 500 N.。