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液体压强的计算
一、单选题(本大题共7小题,共14.0分)
1.2017年6月9日16时35分,“蛟龙”号载人潜水器(如图所示)从6488m的雅浦海沟深渊区回到海面,24分钟后,回到“向阳红09”科学考察船,完成了其自2009年8月出海以来的第150次下潜.“蛟龙”号载人深潜器是我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器,设计最大下潜深度为7000米级,也是目前世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器.“蛟龙”号可在占世界海洋面积99.8%的广泛海域中使用,对于我国开发利用深海的资源有着重要的意义.早在2012年6月24日,“蛟龙”号最大下潜深度达7020m,则其外壳要承受的海水压强是(海水的密度取1.03×103kg/m3;g取10N/kg)( )
A. 7.02×106Pa B. 7.02×107Pa C. 7.2306×107Pa D. 7.2306×106Pa
2.我国自主研制的“蛟龙号”载人潜水器,可达到的最大下潜深度为7km,具有无动力下潜上浮先进技术,具有近底自动航行和悬停定位等多项先进功能.其中“深海潜水器无动力下潜上浮技术”主要是在潜水器两侧配备4块压载铁,重量可以根据不同深度与要求调整.1标准大气压近似取p0=1.0×105Pa,海水密度近似取ρ=1.0×103kg/m3,g 取10N/kg,则下列说法中不正确的是( )
A. 水下7km处水的压强相当于700个大气压
B. 若潜水器最快下潜的速度是42m/min,则到达7km海底需要4h
C. 潜水器在水面下处于悬停时,它在竖直方向上受到的重力与浮力是一对平衡力
D. 深海潜水器采用抛弃压载铁的办法实现上浮,而潜艇使用压缩空气把空气舱中的海水逼出去达到上浮的目的
3.如图所示,为一个梯形容器的纵截面,两侧壁高度分别为a和b,从开口c处向容器内注满密度为ρ的液体,则容器底部所受液体的压强为( )
A. B. C. ρgb D. ρga
4.设想你在5km深的蛟龙号潜水器中把一只脚伸到外面的水里,海水对你脚背压力的大小相当于( )个人的重力!
A. 50 B. 500 C. 1000 D. 50000
5.水平桌面上的烧杯内装有一定量的水,轻轻放入一个小球后,从烧杯中溢出 100克的水,则下列判断中正确的是( )
A. 小球所受浮力可能等于1牛 B. 小球的质量可能小于100克
C. 小球的体积一定等于100厘米3 D. 水对烧杯底的压强一定增大
6.如图所示,在底面积为S1的圆柱形容器中注入水,把一横截面积为S2、高为h、密度为ρ柱的圆柱体直立于水中,圆柱体静止后,露出水面的高度为h1,此时水深为H.则下列说法中正确的是( )
A. 水对容器底部的压强为P=ρ水gh B. 水对容器底部的压力为F压=ρ水gHs2
C. 水对圆柱体底部的压强为p=ρ水gh D. 圆柱体所受的浮力为F浮=ρ水gS2(h-h1)
7.水平桌面上有甲、乙两个相同的圆柱形容器,分别装有水和酒精.有两个重分别为GA、GB的实心长方体A、B,它们的底面积均为S,高度比为2:3,密度比为2:1.如图4所示,将A、B两物体分别用细线悬挂并浸在甲、乙两容器的液体中.两物体静止时,甲、乙两容器底部所受液体的压强相等,且物体A、B的下底面距容器底的距离分别为h1和h2,物体A、B底部受液体的压强分别为pA和pB,两物体所受液体的浮力分别为FA和FB,细线对A、B的拉力分别为TA和TB.取出物体A、B后,甲、乙两容器底所受液体的压力分别为F甲和F乙.已知酒精密度是水密度的0.8倍,h1=2h2=0.1m,S=10cm2.则下列正确的是(g取10N/kg)( )
A. pB-pA=600Pa,TA<TB B. FB-FA=0.6N,F甲>F乙
C. F甲-F乙=1.2N,FA<FB D. GA:GB=4:3,F甲<F乙
二、多选题(本大题共6小题,共18.0分)
8.如图甲所示,圆柱形薄壁容器内装有足量的液体,将密度为ρ0、横截面积为S0的圆柱形物块A悬挂在非弹性细线的下端静止时,细绳对物体A的拉力为T;当物体A浸入液体深度为h0时(如图乙),容器内的液面升高了△h,细线上拉力为T1,以下说法正确的是( )
A. 圆柱形物块的体积为
B. 液体的密度为
C. 若剪断细线,待容器中液面恢复稳定后(液体未溢出),液体对容器底的压强与甲图相比可能增大
D. 若剪断细线,待容器中液面恢复稳定后(液体未溢出),液体对容器底的压强与甲图相比可能增大
9.在底面积为S0的薄壁平底容器中,注入密度为ρ0的某种液体后,液体的深度为h0,现将一个底面积为S1质量为m的金属圆柱体立于容器中(已知该金属圆柱体的密度大于所注入液体的密度),圆柱体有一部分露出液面,液体也未溢出,如图所示,则此时( )
A. 液体对容器底部的压强为ρ0gh0
B. 液体对容器底部的压强为
C. 圆柱体对容器底部的压力为mg-
D. 圆柱体对容器底部的压力为mg-ρ0gS1h0
10.在A、B、C三个相同的烧杯内装有深度相同的液体,三种液体的密度关系是ρ1=ρ2>ρ3.将甲、乙、丙三个重力分别为G甲、G乙、G丙的实心小球分别在A、B、C的液体中,其中甲球在A中沉入液体底部,乙球在B中恰好悬浮,丙球在C中漂浮在液面上.三个球的密度分别为ρ甲、ρ乙、ρ丙,体积关系是V甲>V乙=V丙,三个球所受浮力分别为F1、F2、F3.三个烧杯里的液体对杯底的压强分别为p1、p2、p3.则以下判断的关系中正确的是( )
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A. ρ甲>ρ乙=ρ丙 B. G甲>G乙>G丙 C. F1>F2>F3 D. p1=p2>p3
11.如图所示,有一个截面为梯形的物体浸没在某种液体中(物体与容器不紧密接触),液体的密度为ρ,深度为H,物体高度为h,体积为P,物体较小的上表面积为S1、较大的下底面积为S2,容器的底面积为S3,则下列说法正确的是( )
A. 该物体上表面受到液体向下的压力为ρg(H-h)S1 B. 该物体下底面受到液体向上的压力为ρgHS3
C. 该物体受到的浮力为ρgV D. 物体受到的浮力为ρgHS2-ρg(H-h)S1
12.水平桌面上的圆台形容器中盛有适量的水.将一个重力是0.5N的小球放入容器中,水未溢出,小球处于漂浮状态,如图所示,则放入小球后( )
A. 水对容器底部的压强变大 B. 桌面增大的压力等于0.5N
C. 水对容器底部的压力变化小于0.5N D. 水对容器底部的压力变化大于0.5N
13.如图甲所示,重为G、底面积为S的圆柱形容器(不计容器壁的厚度)放置在水平桌面上,容器内装有密度为ρ、重为G1的液体;将体积为V、重为G2的长方体物块A用细线系好,使A浸没在液体中,如图乙所示,此时细线对物块A的拉力为F,下列说法正确的是( )
A. 甲图中,容器底部所受液体的压强为
B. 乙图中,液体对物块A作用的合力大小为F-ρgV
C. 乙图中,物块A所受的重力与拉力的合力大小是ρgV
D. 乙图中,容器对桌面的压力为G+G1+G2-F
三、填空题(本大题共16小题,共32.0分)
14.我国自行研制的“蛟龙号”载人潜水器,其下潜深度已突破6km,“蛟龙号”的体积为50m3.某次下潜到7062m的深度,则此时“蛟龙号”受到的海水压强是______Pa,受到的浮力是______N.(海水的密度取1.0×103kg/m3)
15.中国“向阳红06”海监船赴南海黄岩岛维权.船底某处距海面深度为5m,该处受到的海水压强为______Pa(ρ海水=1.03×103kg/m3,g=10N/kg).
16.我国首台自主设计和研制的作业型深海载人潜水器蛟龙号,在马里亚纳海沟创在了目前世界同类潜水器的最大下潜深度记录7062m,这是中国深潜事业的一个里程碑,蛟龙号在7000m深处所受的海水压强约为______Pa.蛟龙号是通过改变______实现下潜和上浮的.(已知ρ海水=1.01×103kg/m3,g=10N/kg)
17.如图所示,运动员在水中游泳时手心 A 点处距水面 0.5 米,则 A 点受到水的压强为______帕,B、C 两点受到水的压强大小关系为pB______pC.
18.一重为10牛的正方体木块漂浮在蓄水池的水面.若该池水位由5米降低到4.5米时,池底所受水的压强______,木块下表面所受水的压力______,木块所受的浮力______.(均选填“变大”、“不变”或“变小”)
19.2014年5月22日,天津大学自主研发的水下滑翔机“海燕”在南海北部水深大于1500m海域通过测试,一举打破国外的技术封锁.当“海燕”在海面下1500m处滑翔时,收到海水的压强为______Pa,机翼上表面200cm2的面积上所承受海水的压力为______N.(海水的密度约为1×103kg/m3,g=10N/kg)
20.(1)为了鉴别两个烧杯中哪杯装的是清水哪杯是盐水.小明将压强计的金属盒先后浸入到两杯液体中,如图甲和乙所示.他发现图乙中U形管两边的液柱高度差较大,于是认为图乙杯子中盛的是盐水.你认为,小明的结论是______(填“可靠的”或“不可靠的”);简要说明理由:______.
(2)若此时盛清水的杯子中,水面到杯底的高度是0.1m,水对杯底的压强是______Pa.(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(3)托里拆利测量大气压强值实验如图丙所示,当时的大气压强等于______mm高水银柱所产生的压强.
21.举世瞩目的三峡工程日前已关闸蓄水,大坝设计高度为185m.预计全部投入使用后发电机的总功率将达1.82×107kW.据新浪网消息,小型轮船通过大坝要乘电梯,大型轮船通过大坝要通过船闸.船闸工作时利用的原理是______;如果蓄水高度为170m,则大坝底部受到水的压强为______Pa(取g=10N/kg).
22.有一个弹簧测力计挂着一个实心圆柱体,当圆柱体逐渐浸入装有水的柱形烧杯过程中(如图所示),观察记录弹簧测力计的示数变化如下表所示.(g=10N/kg)
圆柱体浸入深度h(cm)
0
0.6
1.2
1.8
2.4
3.0
3.6
4.2
4.8
6
测力计示数F(N)
3
2.85
2.70
2.55
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
试根据表中所给条件求:
(1)当圆柱体浸入深度为0.3cm时其底面所受的压强为______Pa;
(2)圆柱体的密度是______g/cm3.
23.如图所示,在一个重1N,底面积为6×10-3m2的容器里盛有20N的水,水深30cm,则水对容器底的压力为______;容器对桌面的压强为______.(g取10N/kg)
24.在托里拆利实验中,若适当倾斜玻璃管,则管中水银柱的长度______,管中水银柱的竖直高度______.(选填“变长、不变、变短”)
25.2014年1月12日10:54时,南中国海海域我国首艘300米饱和潜水工作母船“深潜号”依托先进的动力定位功能稳定在指定船位上后,6名饱和潜水员随即搭乘潜水钟与饱和舱分离入水.最终由李洪健把鲜艳的五星红旗插在了313.5米的海底.代表中国饱和潜水作业技术已跻身于国际先进行列.母船“深潜号”满载排水量是15864吨,最大装载质量6785吨.那么“深潜号”满载时所受浮力为______N,自重______N.插在海底的五星红旗所受海水压强为______Pa(海水密度为1.0×103kg/m3 g=10N/kg),潜水员李洪健要承受相当于地面上约______倍的压力.
26.小华同学通过实验探究某种液体内部的压强p与深度h的关系,根据实验数据绘出了如图所示的图象.由图象可知,该液体20cm深处的压强为______Pa;并且由图象可以得出该液体50cm深处的压强为______Pa.
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27.如图所示,装有某种液体的圆柱形平底容器置于水平桌面上,其底面积为250cm2.一底面积为100cm2的圆柱形物块沉在容器底部,现在用弹簧测力计竖直向上匀速提升该物块,弹簧测力计示数F随物块上升高度h的变化关系如图乙所示,则当物块完全离开液体后,容器中的液体对该容器底部的压强为______Pa.(g=10N/kg)
28.泳池深水区水深2.5m,池底受到水的压强为______Pa.(g取10N/kg)
29.我国自主研制的深海潜艇“蛟龙号”下潜深度可达到7km,因此对潜艇船体的抗压能力有较高要求.当“蛟龙号”下潜到水面下7km处,海水对潜艇船体产生的压强约达到______Pa.(已知:海水的密度约为1.03g/cm3,g取10N/kg)
四、计算题(本大题共29小题,共232.0分)
30.某游泳池浅水区的水深为1米,求水对该处池底的压强p水.
31.如图所示,底面积分别为0.02米2和0.01米2的柱形容器甲和乙置于水平桌面上,容器受到的重力均为10.8牛,容器甲中水的深度为0.2米,容器乙中酒精的深度为0.3米.(ρ酒精=0.8×103千克/米3)
求:①酒精对容器乙底部的压强p酒.
②容器甲对水平桌面的压强p甲.
③为了使容器甲和乙中的液体对各自容器底部的压强相等,小明设计的方案是:只向容器甲中倒入体积为△V1的水;小华设计的方案是:只从容器乙中抽出体积为△V2的酒精.
请计算△V1或△V2其中任意一个的大小.
32.如图甲所示为汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图,其中电源两端的电压为24V不变,R0为定值电阻,A为油量指示表(一只量程为0~0.6A的电流表;R为压敏电阻,它的上表面受力面积为l0cm2,其阻值与所受压力的对应关系如图乙所示.油箱的横截面积为20dm2,油箱加 满汽油时深度为0.4m,此时油量指示表的示数在最大值处.(已知:ρ汽油=0.7×103kg/m3,g取10N/kg,q汽油=3.0×1010J/m3).
请解答下列问题:
(1)当油箱装满汽油时,压敏电阻R阻值是多大?定值电阻R0阻值是多大?
(2)当油箱内汽油用完时,油量指示表的指针所对应的电流值是多少?
(3)当该车以90km/h的速度匀速行驶1h消耗10L汽油,汽油完全燃烧放出的热量有30%转化成汽车的有用功,则行驶过程中汽车受到的阻力多大?
33.如图所示,放在水平地面上甲、乙两薄壁轻质柱形容器,高均0.4米.甲和乙底面积分别为0.04米2和0.03米2.甲和乙容器内液体深度分别为0.2米和0.3米,甲液体的质量为10千克,乙容器内盛的是水.求:
①甲容器的液体密度;
②水对乙容器底部的压强;
③把一个底面积为0.02米2,高0.3米圆柱体丙(已知ρ水>ρ丙)先后放入甲容器的液体中和乙容器的水中,若能使甲对地面压强的增加量与水对乙容器底部的压强增加量相等,则丙物体的质量为多少千克?
34.柱形轻质薄壁容器的底面积为1×10-2米2,如图所示,内盛0.2米深度的水后置于水平地面上.
①求容器底部受到水的压强p水.
②现将一块质量为1.5千克、体积为1×10-3米3的物体完全浸没在容器的水中后,测得容器底部受到水的压强为2450帕.求此时容器对水平桌面的压强p容.
35.如图所示为一个电热水壶,放置在水平桌面上.壶身和底座的总质量是0.5kg,底座与水平桌面的接触面积为1.5×10-2m2,在水壶内装入重10N的水后,水的深度为0.12m.g取10N/kg,求:
(1)水对壶底的压强.
(2)水壶对水平桌面的压强.
36.如图所示,底面积为10-2米2、高为0.4米长方体甲(ρ甲=2×103千克/米3)和底面积为2×10-2米2的薄壁柱形容器乙放在水平地面上.乙容器足够高,内盛有0.1米深的水.
(1)求甲的质量m甲
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.
(2)求水对乙容器底部的压强p水.
(3)现沿水平方向将长方体甲截取一定的厚度,并将截取部分竖直放入乙容器中,使得水对容器底部的压强最大,且长方体甲对地面的压强减少量最小,请求出甲对地面的压强减少量.
37.如图所示,高为1米、底面积为0.5米2的轻质薄壁圆柱形容器置于水平地面上,且容器内盛满水.
(1)求水对容器底部的压强p.
(2)若将一个体积为0.05米3的实心小球慢慢地放入该容器中,当小球静止不动时,发现容器对水平地面的压强没有发生变化.求小球质量的最大值m球最大.
38.如图所示,轻质薄壁圆柱形容器置于水平地面,容器中盛有质量为4千克的水.
①求水的体积V水.
②求0.1米深处水的压强p水.
③现有质量为4千克的物体,其底面积是容器的一半.若通过两种方法增大地面受到的压强,并测出压强的变化量,如下表所示.
方法
地面受到压强的变化量(帕)
将物体放入容器中
980
将物体垫在容器下方
2940
请根据表中的信息,通过计算判断将物体放入容器是否有水溢出,若有水溢出请求出溢出水的重力G溢水,若无水溢出请说明理由.
39.2014年4月14日,为寻找失联的MH370航班,启用了“蓝鳞金枪鱼-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1m3、重量7500N,最大潜水深度4500m,最大航速7.4km/h(为简化计算,不考虑海水密度变化,海水密度ρ取1.0×103kg/m3,g取10N/kg).
(1)假设“金枪鱼“上有面积为2×10-3m2的探测窗口,当它下潜至4000m深度处时,该探测窗口承受海水的压力是多少?
(2)“金枪鱼”搜寻任务完成后,变为自重时,能静止漂浮在海面上,求此时“金枪鱼”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.从某时刻计时起,起重装置拉力的功率随时间变化的图象如图乙所示,图中P3=3P1.请分析出t3时刻起重装置对“金枪鱼”拉力,并求出t1时刻起重装置对“金枪鱼”的拉力(不考虑水的阻力).
40.如图甲所示,水平放置的平底柱形容器A的底面积为2S,不吸水的正方体木块B重为G,底面积为S,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L0(且短于木块B边长),已知水的密度为ρ0.
(1)图甲中,木块B对容器底部的压强多大?
(2)向容器A中缓慢加水,当细线受到拉力为F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力是多大?
41.如图所示,底面积为200cm2的容器底部有一固定轻质弹簧,弹簧上方连有一边长为10cm的正方体木块A,当容器中水深为20cm时,木块A有的体积浸没在水中,此时弹簧恰好处于自然状态,没有发生形变.(不计弹簧受到的浮力,g取10N/kg)求:
(1)木块A的密度;
(2)向容器内缓慢加水,直至木块A刚好完全浸没水中,立即停止加水,弹簧伸长了3cm,求此时弹簧对木块A的作用力F是多大?容器底部受到水的压强变化是多少?
42.2010年4月20日,墨西哥湾的一座深海油井爆炸起火,原油在深海井口处泄漏,变成了生态污染,为堵住漏油井口,石油公司派出了多个水下机器人潜入到海底作业,机器人下潜到1500m深的漏油井口处时,受到海水的压强为______Pa,如果漏油井口的面积为0.2m2,则海水在这块面积上产生的压力为______N.(取ρ海水=1×103/m3,g取10N/kg)
43.如图(a)所示,一个质量为m器、底面积为S器的薄壁圆柱形容器放在水平地面上,且容器内盛有体积为V的水.
(1)求水面下0.1米深处水的压强p水.
(2)若将另一个底面积为S柱、高度为h柱的实心金属圆柱体A,缓慢竖直地竖直地浸入水中,当容器对水平地面的压强增大一倍时,如图(b)所示,圆柱体A底部所处深度h.
44.某型号油量表工作原理图如图甲所示,电源电压恒定为U,R0为定值电阻,为油量指示表(实际上是量程为0-IgA的电流表),R为压敏电阻,其阻值R与所受压力F变化的图象如图乙所示(其中R1为装满汽油时压敏电阻的阻值).其上表面面积为S1cm2,油箱底面积为S0cm2,装满油时深度为hcm.压敏电阻嵌入油箱的高度很小,忽略不计.
(1)油箱装满汽油时压敏电阻上表面受到的压强和压力分别为多大?(ρ汽油=0.7×103kg/m3,g=10N/kg)
(2)油箱装满汽油时,油量表示数为最大值(即电流表满偏),求R0的阻值.
(3)当油箱中的汽油用完时,电路中的电流为多少?
(4)若压敏电阻的阻值随压力的变化关系式为R=(Ω)(F0为常量,单位为N;k为比例系数,单位为Ω•
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N),则当油箱内汽油剩余高度为h′cm时,请推导出电路中的电流I与h′的关系式.
45.如图(a)所示,一个质量为m、底面积为S的薄壁圆柱形容器(足够高)放在水平地面上,且容器内盛有体积为V的水,水的密度为ρ.
(1)求容器底受到的水的压强.
(2)若将一个底面积为S0、高度为h0的实心金属圆柱体A,缓慢竖直地浸入水中,如图(b)所示,画出A的受力图.若圆柱体A缓慢浸入后使得容器对水平地面的压强增大一倍(A未浸没),求此时圆柱体A底部所处深度h.
46.有一种气压保温瓶其结构如图所示.用手压下按压器,气室上方小孔被堵住,在瓶内气体压强作用下,水经出水管流出.按压器面积为S0cm2,瓶内水面距离瓶底的高度为hcm.瓶内水面低于出水管口h0cm.已知弹簧的平均弹力为F0N,外界大气压为ρ0Pa,水的密度为ρkg/m3,按压器所受重力忽略不计.要将水压出管口.求:
(1)瓶内水面上方的压强至少要多大?
(2)瓶内外气体对按压器的压力差△F至少为多大?
(3)在按压器上至少要加多大的压力?
47.如图所示容器,底面积为100cm2,当此容器盛满水时,容积 4dm3,水深12cm,(不计容器的厚度)求:
(1)水对容器底的压强;
(2)水对容器底的压力;
(3)水受到的重力.
48.海洋打捞技术中常用浮筒打捞海底沉船.充满海水的浮筒靠自重下沉,向沉入水中的浮筒内充气,将浮筒内海水排出,浮筒即产生上举力.浮筒为钢制的空心圆柱体,其圆柱面的外半径=5m,圆柱体高度L=12m,空心圆柱体的体积等于底面积乘以高,其质量为2×105kg.某海域有一失事沉船,打捞人员需先用声呐(一种发声波的仪器)探测沉船的深度,在沉船正上方的海面上方向沉船发射声波,测得声波从发出至接收到反射波的时间是0.1S,海水中的声速为1500m/s,海面大气压强P0=1.0×105Pa,海水的密度是ρ=1.03×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)给浮筒充气的气体压强至少应是多大?
(2)经过海下勘测,通过计算机模拟运算可知,大约需4×107N的力才能将沉船打捞起来,若用浮筒打捞,至少需要多少这样的浮筒?
49.课外实验小组的同学为对津河水质进行监测,他们找来了一根长1.2m粗细均匀的木条,在其底端嵌入适量重物(重物体积忽略不计),使其能直立漂浮在水中,做好相应的标记后就做成一个简易的密度计,该简易密度计的总质量为0.5kg.取g=10N/kg.
(1)先将该木条放入足够深的清水中,测得木条露出水面0.2m,在水面处画上白线,请计算此时木条底端受到的水的压强及木条受到的浮力.
(2)请通过计算说明应在木条的什么位置上标出表示污水密度达到1.05×103kg/m3红线,以监测水密度是否超标.
50.如图所示容器的底面积为1×10-2m2.把它放在水平桌面上,装入24N的水后,水深为0.2m.求:水对容器底的压力.(g取10N/kg)
51.如图(甲)所示,放在水平面上的圆柱形容器中装有质量为1.8kg的水,容器的底面积为120cm2.将一个质量为150g正方体木块放入容器中,木块漂浮在水面,如图(乙)所示.已知木块的密度为0.75×103kg/m3,g取10N/kg.求:
(1)放入木块之前,水对容器底部的压强;
(2)若对木块施加竖直向下的压力,使木块完全浸没在水中,则加在木块上的压力应为多大?
52.如图所示,水平桌面上放有重力大小为1N的薄玻璃杯,底面积为20cm2,向玻璃杯中倒入重力大小为3N的水,水的深度是10cm,g取10N/kg.求:
(1)水对杯底的压力;
(2)玻璃杯对水平桌面的压强.
53.2007年12月22日,在海底23m深处沉睡800多年的“南海一号”古沉船,被“华天龙号”打捞船整体打捞成功.整体打捞是为了保存好文物,将“南海一号”船体和船上满载的货物连带周围的淤泥一起,按照原状固定在特殊的钢制“沉箱”内,沉箱分为上下两部分,上沉箱质量为5000T,底面积为S,高为a=7m,上沉箱整体搬到专门为它建造的广东海上丝绸之路博物馆“水晶宫”内.下沉箱底面积为S,高为5m,打捞过程中将留在海底.“华天龙”
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打捞船的吊臂臂架长达109m.起吊时,电动机带动绞盘拉动直径为76mm的钢丝绳,钢丝绳总长度2200m,分成64根钢丝绳通过吊臂顶端的定滑轮拉动动滑轮和吊钩,吊钩下用直径为110mm的32根钢缆拴住沉箱的16个吊点,平稳地缓缓竖直上升,上升过程底面始终保持水平,此时钢丝绳的拉力为F1,如图1所示.当沉箱被吊起离开水面,露出高h 时,吊臂对动滑轮组的竖直向上拉力是F拉.它们的数量关系如图2所示.钢丝绳、钢缆所受重力,钢缆在水中的浮力不计,海水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg.求:
(1)当沉箱在水底时,海水对上沉箱顶部的压强.
(2)当沉箱在水中匀速竖直上升过程中钢丝绳的拉力F1和机械效率(保留1位小数).
54.美化环境造福人民,朝阳区在治理北小河时修建一座桥,使用吊车向河底投放圆柱形混凝土构件如图甲所示,在整个投放过程中,混凝土构件以0.05m/s的速度匀速竖直下降,图乙是钢丝绳的拉力F随时间t变化的图象,当t=0s时吊车开始投放混凝土构件到100s时结束,此时构件竖立在河中.(已知混凝土的密度为2.8×103kg/m3,钢铁的密度为7.9×103kg/m3,g取10N/kg,水的阻力可以忽略不计)求:
(1)混凝土构件完全浸没在水中时所受的浮力;
(2)混凝土构件的体积;
(3)投放结束时混凝土构件顶部受到水的压强;
(4)通过计算说明这种混凝土构件有没有钢筋制作的骨架.
55.阅读短文,回答问题:
海水跃层也称“跃变层”.它是指海水中某水文要素在竖直方向上出现突变或不连续剧变的水层,表明上下层海水性质不同,跃层的厚薄和距海面的深浅,随海区的地理和气象条件变化.
如果海水跃层是上层密度大、下层密度小的状态,形成负密度梯度跃变层,被称为“海中断崖”.潜艇在水下航行中,如突遭海中断崖,急剧掉向海底,称为“掉深”,大多数常规潜艇的有效潜深为300m,潜艇不受控制地掉到安全潜深以下时,会被巨大的海水压力破坏,造成失事.
372潜艇一次远航战备巡逻,当时海区情况比较复杂,以前也碰见“掉深”的情况,但这次潜艇掉的又快又深,潜艇的主机舱管路发生破损,艇长王红理瞬间条件反射式发出命令:“损管警报!向所有水柜供气!”.不到10秒钟,应急供气阀门打开,所有水柜开始供气;1分钟内,上百个阀门关闭,数十种电气设备关闭;2分钟后,全艇各舱室封舱完毕.但“掉深”依然继续.3分钟后,掉深终于停止,深度计开始缓慢回升.372潜艇闯过鬼门关,靠的是及时准确的命令,也靠着全艇几十名官兵超水平的配合.
2014年9月2日下午,中央军委给王红理、海军给372潜艇记一等功,庆功大会在南海舰队某潜艇支队礼堂举行.中央军委和海军的通令,分别给王红理和372潜艇颁发了奖章证书、奖状.
(1)海水中某水文要素在竖直方向上出现突变或不连续剧变的水层,我们称之为______.
(2)300m深处潜艇受到海水的压强约为______Pa.(海水密度近似水的密度,g取10N/kg)
(3)海中断崖的海水密度变化会造成潜艇受到的浮力______(选填:“增大”或“减小”),进而急剧掉向海底.
(4)“向所有的水柜供气”的目的是______.
56.如图所示装置,轻质杠杆AB在水平位置保持平衡,O为杠杆的支点,OA:OB=2:3.甲、乙两容器中均装有水,物体M浸没在乙容器的水中.已知:甲容器中活塞C(含杆AC)的质量m0=0.5kg,活塞C的横截面积S=400cm2,水深h1=45cm,h2=40cm,物体M的体积VM=1×103cm3.不计摩擦和绳重,g取10N/kg.求:
(1)物体M所受浮力F浮;
(2)活塞受到水的压强p;
(3)物体M的密度ρM.
57.阅读以下材料,回答相关问题.
碳纳米管是一种具有特殊结构的材料.碳纳米管具有良好的力学性能.它的硬度与金刚石相当,却拥有良好的柔韧性,可以拉伸.碳纳米管的强度比同体积钢的强度高100倍,质量却只有后者的.碳纳米管因而被称为“超级纤维”.
研究人员曾将碳纳米管置于巨大的水压下(相当于水下1×104
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m深处的压强),由于巨大的压力,碳纳米管被压扁.撤去压力后,碳纳米管像弹簧一样立即恢复了原状,表现出良好的韧性.这启示人们可以利用碳纳米管制造轻薄的弹簧,用在汽车、火车上作为减震装置,能够大大减轻重量.
由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同,所以具有很好的电学性能.碳纳米管表现出良好的导电性,导电能力通常可达铜的1万倍.
碳纳米管具有良好的传热性能,由于具有非常大的长径比,因而其沿着长度方向的热交换性能很高,相对其垂直方向的热交换性能较低,通过合适的取向,碳纳米管可以合成各向异性的热传导材料.
(1)碳纳米管的密度约为钢密度的______;
(2)水下1×104m处的压强约为1×______Pa;
(3)跟铜相比,碳纳米管的导电能力更______;
(4)通过合适的取向,碳纳米管可以合成各向异性的______材料.
58.我国是世界上第一个成功完成海底沉船整体打捞的国家,如图1是“南海1号”沉船打捞出水的情况.所谓整体打捞,就是将沉船与其周围泥沙按原状固定在特殊的钢制沉箱内一次性吊浮起运,沉箱是一种用金属制成,形状像箱子,下面没有底,可以罩住整个沉船的设备.沉箱四周安放了气囊,起吊过程气体膨胀,产生巨大的浮力,起到助浮的作用.如图2所示是与上述原理相似的简化装置:一个质量为11.7t的钢制沉箱倒扣在深度H=20m的水底,箱内腔体的横截面积S=10m2、高为L=4m,可忽略重力和体积的充气装置使箱内封入高h为0.5m的空气.现用吊绳将沉箱打捞至水面,吊绳与滑轮组及电动机相连可控制沉箱匀速上升,ρ钢=7.8×103kg/m3,ρ海水取1×103kg/m3,g=10N/kg,水的阻力、摩擦和绳重不计.问:
(1)沉箱倒扣在海底时,沉箱的上表面所受海水的压强是多大?(此问不计沉箱上表面的厚度)
(2)若使沉箱能够从海底被吊起,吊绳的拉力至少多大?
(3)沉箱上升至到达水面之前的过程中,因压强减小箱内空气体积增大,已知h为0.5m时,滑轮组的机械效率η1=98%,那么当h为1m时,滑轮组的机械效率η2是多少?(结果保留整数)
(4)假设腔内空气的高度h一直未达到腔体的高度L,通过计算说明从起吊到沉箱上表面到达海面的过程中,电动机是否必须一直做功?
五、综合题(本大题共2小题,共20.0分)
59.如图所示,水平地面上放置着两个高度相同、底面积不同的薄壁圆柱形容器甲和乙(S甲<S乙),分别盛满质量相等的水和酒精,现将密度为ρ的物体A分别放入水和酒精中(ρ酒精<ρ<ρ水),待静止后,水和酒精对容器底部的压强分别为p水和p酒精,甲和乙容器对桌面的压力分别为F甲和F乙,请你分析比较出p水和p酒精,F甲和F乙的大小,写出过程,推导过程需要的物理量请提前设定.
60.小明参观科技馆时,看到下面的资料:
“蛟龙号”载人深潜器(如图所示)是我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器,也是目前世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器.“蛟龙号”可在占世界海洋面积99.8%的广阔海域中使用,对于我国开发利用深海的资源有着重要的意义.“蛟龙号”,最大工作设计深度为7000米.“蛟龙号”深海通讯靠“声”不靠“电磁”,陆地通信主要靠电磁波,速度可以达到光速.但这一利器到了水中却没了用武之地,电磁波在海水中只能深入几米.“蛟龙号”潜入深海数千米,如何与海面母船保持联系呢?科学家们研发了具有世界先进水平的高速水声通讯技术,采用声纳通讯.根据以上资料和学过的知识,回答下列问题:
(1)潜水器在下潜过程中受到海水的压力逐渐______;
(2)下潜到海面下7000m深处时受到海水的压强是______Pa;(海水密度按1.0×103kg/m3计算)
(3)潜入深水的“蛟龙号”工作室内的科学家是靠______与海面上的母船进行信号联系的.
(4)声在水中传播速度是1500m/s,如果母船上的人向7000m深度的蛟龙号发出信号,大约经______s收到返回的信号.
中考物理专项练习之液体压强的计算(含答案解析、全国通用)
【答案】
1. C 2. B 3. C 4. C 5. A
6. D 7. B 8. BCD 9. BC 10. BC
11. AC 12. ABC 13. ACD
14. 7.062×107;5×105
15. 5.15×104
16. 7.07×107;改变自身重力
17. 4900;<
18. 变小;不变;不变
19. 1.5×107;3×105
20. 不可靠的;没有控制金属盒在液体中的深度相同;1000;750
21. 连通器原理;1.7×106
22. 30;5
23. 18N;3500Pa
24. 变长;不变
25. 1.5864×108;9.079×107;3.135×106;31
26. 2500;6250
27. 1440
28. 2.5×104
29. 7.21×107
30. 解:水对该处池底的压强:
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p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×1m=9.8×103Pa;
答:水对该处池底的压强为9.8×103Pa.
31. 解:①酒精对容器乙底部的压强:
p酒=ρ酒gh酒=0.8×103kg/m3×9.8N/kg×0.3m=2352Pa;
②容器甲中水的重力为:
G水=m水g=ρ水V水g=ρ水S甲h水g=1.0×103kg/m3×0.02m2×0.2m×9.8N/kg=39.2N;
甲对水平桌面压力为:F=G水+G容=39.2N+10.8N=50N;
甲对水平桌面压强为:p甲===2500Pa;
③水对容器甲底部的压强:
p水=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1960Pa;
比较可知,p水<p酒;
要使容器甲和乙中的液体对各自容器底部的压强相等,可以向容器甲中倒入体积为△V1的水,
此时应满足p水′=p酒,
则ρ水gh水′=ρ酒gh酒,
即:1000kg/m3×9.8N/kg×h水′=800kg/m3×9.8N/kg×0.3m,
解得h水′=0.24m;
故增加水的深度:△h水=h水′-h水=0.24m-0.2m=0.04m;
倒入水的体积:△V1=S甲△h水=0.02m2×0.04m=8×10-4m3.
另一种方法,因原来液体压强的关系为p水<p酒,
要使容器甲和乙中的液体对各自容器底部的压强相等,可以从容器乙中抽出体积为△V2的酒精.
此时应满足p水=p酒′,
则ρ水gh水=ρ酒gh酒′,
即:1000kg/m3×9.8N/kg×0.2m=800kg/m3×9.8N/kg×h酒′,
解得h酒′=0.25m;
故取出酒精的深度:△h酒=h酒-h酒′=0.3m-0.25m=0.05m;
取出酒精的体积:△V2=S乙△h酒=0.01m2×0.05m=5×10-4m3.
答:①酒精对容器乙底部的压强为2352Pa.
②容器甲对水平桌面的压强为2500Pa;
③△V1的大小为8×10-4m3,△V2的大小为5×10-4m3.
32. 解:(1)当油箱装满汽油时,压敏电阻受到的压强:
p=ρgh=0.7×103kg/m3×10N/kg×0.4m=2.8×103Pa,
由p=可得,压敏电阻受到的压力:
F=pS=2.8×103Pa×10×10-4m2=2.8N,
由图乙可知,压敏电阻R阻值是10Ω,
此时油量指示表的示数在最大值处,即电路中的电流I=0.6A,
由I=可得,电路中的总电阻:
R总===40Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,定值电阻R0阻值:
R0=R总-R=40Ω-10Ω=30Ω;
(2)当油箱内汽油用完时,压敏电阻上受到的压力为0,
由图乙可知,此时压敏电阻的阻值R′=90Ω,
则油量指示表的指针所对应的电流值:
I′===0.2A;
(3)10L汽油汽油完全燃烧释放的热量:
Q=Vq=10×10-3m3×3.0×1010J/m3=3.0×108J,
由η=×100%可得,汽油转化成汽车的有用功:
W=Qη=3.0×108J×30%=9×107J,
由v=可得,该车以90km/h的速度匀速行驶1h通过的路程:
s=vt=90km/h×1h=90km=9×104m,
由W=Fs可得,汽车的牵引力:
F===1000N,
因汽车做匀速直线运动时处于平衡状态,受到的阻力和牵引力是一对平衡力,
所以,行驶过程中汽车受到的阻力f=F=1000N.
答:(1)当油箱装满汽油时,压敏电阻R阻值是10Ω,定值电阻R0阻值是30Ω;
(2)当油箱内汽油用完时,油量表的指针对应的电流值是0.2A;
(3)汽车在这段时间行驶过程中受到的阻力是1000N.
33. 解:①甲液体的体积为:V甲=S甲h甲=0.04m2×0.2m=0.008m3;
甲的密度为:ρ甲===1.25×103kg/m3;
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②水对乙容器底部的压强为:p=ρ水gh乙=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.3m=2940Pa;
③丙的体积为:V丙=0.02m2×0.3m=0.006m3;
甲容器液面以上的体积为:V甲上=0.04m2×(0.4m-0.2m)=0.008m3;
乙容器水面以上的体积为:V乙上=0.03m2×(0.4m-0.3m)=0.003m3;
因为ρ甲>ρ水>ρ丙,丙在水中和甲液体中均是漂浮,V丙<V甲上,甲没有液体溢出,V丙>V乙上,故只有当乙有水溢出时,即乙容器中的水是满的,才可能有△p甲=△p水
所以m丙g/S甲=ρ水g(H-h水)
m丙=ρ水(H-h水)S甲
=1×103kg/m3×(0.4m-0.3m)×0.04m2
=4kg;
答:①甲容器的液体密度为1.25×103kg/m3;
②水对乙容器底部的压强为2940Pa;
③丙物体的质量为4千克.
34. 解:①容器底部受到水的压强:
p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1960Pa;
②容器内原来水的体积与物体的体积之和:
V总=V水+V物=S容h+V物=1×10-2m2×0.2m+1×10-3m3=3×10-3m3,
物体完全浸没在容器的水中后,由p=ρgh可得此时容器内水的深度:
h′===0.25m,
此时物体与容器内水的体积之和:
V总′=S容h′=1×10-2m2×0.25m=2.5×10-3m3,
因V总>V总′,
所以,容器内有水溢出,
则剩余水的体积:
V剩水=V总′-V物=2.5×10-3m3-1×10-3m3=1.5×10-3m3,
由ρ=可得,剩余水的质量:
m剩水=ρ水V剩水=1.0×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.5kg,
轻质薄壁容器的重力忽略不计,则此时容器对水平桌面的压力:
F=G总=(m剩水+m物)g=(1.5kg+1.5kg)×9.8N/kg=29.4N,
此时容器对水平桌面的压强:
p容===2940Pa.
答:①容器底部受到水的压强为1960Pa;
②此时容器对水平桌面的压强为2940Pa.
35. 解:
(1)水对壶底的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;
(2)壶身和底座的总重力:
G壶=m壶g=0.5kg×10N/kg=5N,
水壶对水平桌面的压力:
F=G水+G壶=10N+5N=15N,
水壶对水平桌面的压强:
p′===1000Pa.
答:(1)水对壶底的压强为1200Pa;
(2)水壶对水平桌面的压强为1000Pa.
36. 解:
(1)由ρ=得甲的质量:
m甲=ρ甲V甲=2×103kg/m3×1×10-2m2×0.4m=8kg;
(2)水对乙容器底部的压强:
p水=ρgh=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980Pa;
(3)当切割部分恰好浸没在水中时,水对容器底部的压强最大,甲对地面的压强减少量最小.
设水面最终深度为h′,则:
S乙h′=V水+△V甲,
S乙h′=V水+S甲h′,
2×10-2m2×h′=2×10-2m2×0.1m+1×10-2m2×h′,
解得:h′=0.2m,
△V甲=2×10-2m2×(0.2m-0.1m)=2×10-3m3,
△h甲===0.2m,
甲对地面的压强减少量:
△p甲=ρg△h=2×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=3920Pa.
答:(1)甲的质量为8kg.
(2)水对乙容器底部的压强为980Pa.
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(3)甲对地面的压强减少量为3920Pa.
37. 解:
(1)水对容器底部的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×1m=9800Pa;
(2)由题可知,原来容器内盛满水,实心小球放入容器中后对水平地面的压强没有发生变化,由p=的变形式F=pS可知,实心小球放入前后容器对水平地面的压力不变,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
则可得:G容+G水总=G容+G剩水+G球,
又因G水总=G剩水+G排,
所以,G球=G排,
由阿基米德原理可知F浮=G排=G球,即小球受到的浮力和自身的重力相等,
因物体漂浮或悬浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以,由F浮=ρ水gV排可知,当小球悬浮时排开水的体积最大,受到的浮力最大,此时小球的重力最大,即小球的质量最大,
因物体悬浮时其密度和液体的密度相等,
所以,小球的密度ρ=ρ水=1.0×103kg/m3,
由ρ=可得,小球质量的最大值:
m球最大=ρV球=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg.
答:(1)水对容器底部的压强为9800Pa;
(2)小球质量的最大值为50kg.
38. 解:①由ρ=可得,水的体积:
V水===4×10-3m3;
②0.1米深处水的压强:
p水=ρ水gh水=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980Pa;
③设容器的底面积为S,将物体垫在容器下方,受力面积为,
增大的压力:
△F=△G=G物=m物g=4kg×9.8N/kg=39.2N,
由p=可得,容器的底面积为:
S==≈0.027m2,
将物体放入容器中,增大的压力应为:
△F′=△p′S=980Pa×0.027m2=26.46N,
由题意知,将物体放入容器中,若无水溢出,则实际增大的压力为:
△F=△G=G物=m物g=4kg×9.8N/kg=39.2N,
△F′<△F,
所以,有水溢出,
溢出水的重力为:
G溢水=△F-△F′=39.2N-26.46N=12.74N.
答:①水的体积V水为4×10-3m3;
②0.1米深处水的压强p水为980Pa;
③通过计算可知将物体放入容器有水溢出;溢出水的重力为12.74N.
39. 解:
(1)当它下潜至4000m深度处时,探测窗口受到海水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4000m=4×107Pa;
由p=可得,探测窗口承受海水的压力:
F=pS=4×107Pa×2×10-3m2=8×104N;
(2)“金枪鱼”搜寻任务完成后,静止漂浮在海面上,所以F浮=G=7500N;
由F浮=ρ水gV排可得排开水的体积:
V排===0.75m3,
则“金枪鱼”露出海面体积:V露=V-V排=1m3-0.75m3=0.25m3;
(3)分析图象可知,在t3时刻“金枪鱼”离开水面,由于“金枪鱼”匀速运动,所以此时起重装置对“金枪鱼”的拉力等于“金枪鱼”的重力,即F3=G=7500N;
由于起重装置将“金枪鱼”匀速竖直吊离海面,所以速度v保持不变;
根据P===Fv可得两次拉力的功率:P1=F1v,P3=F3v,
又P3=3P1,即:F3v=3F1v,
所以F3=3F1,则F1=F3=×7500N=2500N.
答:(1)探测窗口承受海水的压力是8×104N;
(2)“金枪鱼”露出海面的体积为0.25m3;
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(3)t3时刻起重装置对“金枪鱼”拉力7500N;t1时刻起重装置对“金枪鱼”拉力2500N.
40. 解:(1)因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,图甲中,木块B对容器底部的压强:
p==;
(2)图乙中,木块B在竖直向下重力G、绳子拉力F以及竖直向上浮力F浮的作用下处于平衡状态,
由力的平衡条件可得,此时木块B受到的浮力:
F浮=G+F;
(3)由F浮=ρgV排可得,木块排开水的体积:
V排==,
由V=Sh可得,木块B浸入水中的深度:
h浸===,
所加水的体积:
V水=SA(L0+h浸)-V排=2S×(L0+)-=2SL0+,
由ρ=和G=mg可得,所加水的重力:
G水=m水g=ρ水V水g=ρ0(2SL0+)g=2ρ0gSL0+G+F,
将图乙中与B相连的细线剪断,当木块静止时处于漂浮状态,由图可知该容器形状规则,
则容器底部受到水的压力:
F压′=G水+G木=(2ρ0gSL0+G+F)+G=2ρ0gSL0+2G+F.
答:(1)图甲中,木块B对容器底部的压强为;
(2)向容器A中缓慢加水,当细线受到拉力为F时,停止加水,如图乙所示,此时木块B受到的浮力是G+F;
(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力是2ρ0gSL0+2G+F.
41. 解:
(1)弹簧恰好处于自然状态时没有发生形变,即木块漂浮,
所以F浮=G,
结合阿基米德原理和重力公式可得:ρ水gV排=ρ木gV木 ,
即:ρ水gV木=ρ木gV木
所以,ρ木=ρ水=0.4×103kg/m3;
(3)木块的体积V=(0.1m)3=10-3m3,
木块A刚好完全浸没水中,木块受向上的浮力、向下的重力、向下的拉力,
则此时弹簧对木块A的作用力:
F=F浮-G=ρ水gV-ρ木gV=1×103kg/m3×10N/kg×10-3m3-0.4×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=6N;
假设水面不动(即不加水),弹簧伸长3cm,木块向上运动3cm,
则木块底面距水面距离为10×cm-3cm=1cm.
木块不动时(已经运动了3cm),将水加至木块A刚好完全浸没水中,
水面升高的高度△h=10cm-1cm=9cm=0.09m.
容器底部受到水的压强变化量:
△p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900Pa.
答:(1)木块A的密度为0.4×103kg/m3;
(2)此时弹簧对木块A的作用力F是6N;容器底部受到水的压强变化了900Pa.
42. 1.5×107;3×106
43. 解:(1)水的压强p水=ρ水gh水
=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m
=980Pa.
(2)由于实心金属圆柱体A,缓慢竖直地浸入水中,容器对水平地面的压强增大一倍,即p′=2p,
根据p=得:=2×;
所以,F浮=G水+G器=(ρ水V+m器)g;
由F浮=G排=m排g=ρ水V排g=ρ水S柱hg,
则h===+.
答:(1)水面下0.1米深处水的压强p水=980Pa.
(2)圆柱体A底部所处深度h为+.
44. 解:
(1)油箱装满汽油时压敏电阻上表面受到的压强:
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p=ρ汽油gh=0.7×103kg/m3×10N/kg×h×10-2m=70h(Pa);
由p=,压敏电阻上受到的压力:
F=pS=70hPa×S1×10-4m2=7S1h×10-3N;
(2)由图甲,两电阻串联,油箱装满汽油时,油量表示数为最大值,压敏电阻连入电路的阻值为R1,
由I=,
R0=R总-R1=-R1(Ω);
(3)当油箱中的汽油用完时,压敏电阻受到压力F=0,由图可知此时压敏电阻的阻值为R2,
所以电路中电流:
I===(A);
(3)当油箱内汽油剩余高度为h′时,
压敏电阻受到的压力:
F′=p′S=ρ汽油gh′S1=0.7×103kg/m3×10N/kg×h′×10-2m×S1×10-4m2=7S1×10-3N,
由R=,可得:
所以此时压敏电阻的阻值:
R=
所以此时电流:
I===.
答:
(1)油箱装满汽油时压敏电阻上表面受到的压强为70h(Pa),压力为7S1h×10-3N;
(2)R0的阻值为-R1(Ω);
(3)当油箱中的汽油用完时,电路中的电流为(A);
(4)路中的电流I与h′的关系式I=.
45. 解:(1)由V=Sh可得,水的深度h水=,
容器底受到的水的压强:p=ρgh水=;
(2)因为G=mg、ρ=,
所以,未放入圆柱体A时,容器对水平地面的压强:
p1===,
逐渐浸入圆柱体A,水面升高,容器对水平地面的压强:
p2===,
因为p2=2p1,
所以有:=2,
则F浮=mg+ρVg,
又因为F浮=G排=m排g=ρVg=ρS0hg,
所以,h===+.
答:(1)容器底受到的水的压强为;
(2)此时圆柱体A底部所处深度h为+.
46. 解:(1)管口与瓶内水面之间的压强差:
△p=ρgh0=ρgh0×10-2(Pa);
水面上的压强:
p=p0+△p=p0+ρgh0×10-2(Pa);
(2)由p=可得瓶内外气体对按压器的压力差:
△F=△p×S=ρgh0×10-2(Pa)×S0×10-4=ρgh0S0×10-6(N)
(3)按压器受到向上的瓶内外气体的压力差△F和弹簧的弹力F0N,手向下的压力F,则
F=△F+F弹=ρgh0S0×10-6(N)+F0N.
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答:(1)瓶内水面上方的压强至少要p0+ρgh0×10-2(Pa);
(2)瓶内外气体对按压器的压力差△F至少为ρgh0S0×10-6(N)
(3)在按压器上至少要加ρgh0S0×10-6(N)+F0N的压力.
47. 解:(1)水对容器底的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.12m=1.176×103Pa;
(2)根据p=可得,水对容器底的压力:
F=pS=1.176×103Pa×100×10-4m2=11.76N;
(3)根据ρ=可得,水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×4×10-3m3=4kg,
水受到的重力:G=mg=4kg×9.8N/kg=39.2N.
答:(1)水对容器底的压强是1.176×103Pa;
(2)水对容器底的压力是11.76 N;
(3)水受到的重力是39.2N.
48. 解:(1)∵v=,
∴声波的路程:
s=vt=1500m/s×0.1s=150m,
沉船距海平面的距离:
h===75m,
给浮筒充气的气体压强至少为:
P=P0+ρ海水gh=1.0×105Pa+1.03×103kg/m3×10N/kg×75m=8.725×105Pa;
(2)每个浮筒的体积:
V=πr2L=3.14×(5m)2×12m=942m3,
每个浮筒受到的浮力:
F浮=ρ海水gV排=1.03×103km/m3×10N/kg×942m3≈9.7×106N,
每个浮筒的重力:
G=mg=2×105kg×10N/kg=2×106N,
每个浮筒能提供的向上的拉力:
F拉=F浮-G=9.7×106N-2×106N=7.7×106N,
可见需要F=4×107N的力才能将沉船打捞起来,F与F拉的倍数:
n==≈5.2,
则最少需要6个浮筒才能把沉船打捞起来.
答:(1)给浮筒充气的气体压强至少应是8.725×105Pa.
(2)若用浮筒打捞,至少需要6个这样的浮筒.
49. 解:(1)h=1.2m-0.2m=1m,
木条受到水的压强:
P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m=1.0×104Pa;
∵木条漂浮,
∴木条受到的浮力:
F浮=G木=mg=0.5kg×10N/kg=5N.
(2)∵该木条密度计漂浮,
∴在清水中受到的浮力F浮等于在污水中受到的浮力F浮′,
即:ρ水gsh水=ρ污gsh污,
h污===0.95m,
露出水面长度:
L=1.2m-0.95m=0.25m,
在距离木条上端0.25m的位置画上表示污水密度达到1.05×103kg/m3时的红线,以监测湖水密度是否超标.
答:(1)此时木条底端受到的水的压强1.0×104Pa,木条受到的浮力为5N;
(2)在距离木条上端0.25m的位置画上表示污水密度达到1.05×103kg/m3时的红线.
50. 解:水对容器底的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa,
由p=可得,水对容器底的压力:
F=pS=2000Pa×1×10-2m2=20N.
答:水对容器底的压力为20N.
51. 解:(1)根据ρ=可得,容器中水的体积:
V===1.8×10-3m3,
则容器中水的高度:
h===0.15m,
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水对容器底部的压强:
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1.5×103Pa;
(2)根据ρ=可得,木块的体积:
V木===2×10-4m3,
将木块完全浸没在水中时,木块受到的浮力:
F浮=ρ水gV木=1×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=2N,
设对木块施加向下的压力为F,木块在压力F、重力G和浮力F浮作用下平衡,即有:
F=F浮-G木=F浮-m木g=2N-150×10-3kg×10N/kg=0.5N.
答:(1)放入木块之前,水对容器底部的压强为1.5×103Pa;
(2)若对木块施加竖直向下的压力,使木块完全浸没在水中,则加在木块上的压力应为0.5N.
52. 解:(1)水对杯底的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa,
由p=可得,水对杯底的压力:
F=pS=1000Pa×20×10-4m2=2N;
(2)容器对水平桌面的压力:
F′=G杯+G水=1N+3N=4N,
玻璃杯对水平桌面的压强:
p′===2000Pa.
答:(1)水对杯底的压力为2N;
(2)玻璃杯对水平桌面的压强为2000Pa.
53. 解:
(1)海面至上沉箱的深度为h=23m-12m=11m.
海水对上沉箱顶部的压强:
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×11m=1.1×105Pa;
(2)当上沉箱完全浸没在海水时,吊钩和动滑轮组的受力为重力G′,钢缆的拉力F钢缆1,
64根钢丝绳的拉力F拉1,如左图所示,上沉箱匀速上升,F拉1=F钢缆1+G′,
F钢缆1=G沉箱-F浮1
F浮1=ρ海水gV沉箱=ρ海水•g•a•S
F拉1=G沉箱+G′-ρ海水•g•a•S ①
当上沉箱露出海水1m时,吊钩和动滑轮组的受力为重力G′,钢缆的拉力F钢缆2,64根钢丝绳的拉力F拉2,如右图所示,上沉箱匀速上升,F拉2=F钢缆2+G′
F钢缆2=G沉箱-F浮2
F浮2=ρ海水•g•V沉箱′=ρ海水•g•(a-h)•S
F拉2=G沉箱+G′-ρ海水•g•(a-h)•S ②
由题中表格可以知道:F拉1=3.04×107N,F拉2=3.58×107N,
②-①式,得到:F拉2-F拉1=ρ海水•g•a•S-ρ海水•g•(a-h)•S=ρ海水•g•S•h
3.58×107N-3.04×107N=103kg/m3×10N/kg×1m•S
解出:S=5.4×102m2,
G沉箱=m沉箱•g=5×106kg×10N/kg=5×107N,
F浮1=ρ海水•g•V排=5.4×102m2×7m×10N/kg×103kg/m3=3.78×107N,
G′=F拉1-G沉箱+F浮1=3.04×107N-5×107N+3.78×107N=1.82×107N,
钢丝绳的拉力:F1=F拉1=×3.04×107N=4.75×105N;
设沉箱匀速上升lm,则拉力移动距离s=64×1m=64m,
拉力做功W总=F1s=F1×64m,有用功为W有=F钢缆1h=(G-F浮1)×1m,
所以机械效率为:η=×100%=×100%=×100%≈40.1%.
答:(1)当沉箱在水底时,海水对上沉箱顶部的压强1.1×105Pa;
(2)当沉箱在水中匀速竖直上升过程中钢丝绳的拉力F1为4.75×105N;机械效率为40.1%.
54. 解:(1)由图象可以看出,当时间为t=50s时,浮力大小不再改变,此时混凝土构件完全浸没在水中,此时受的浮力F浮=G-F拉=1200N-800N=400N;
(2)由F浮=ρgV排得构件的体积:
V=V排===0.04m3;
(3)由图象读出构件完全在水中下落的时间:t=100s-50s=50s,
由v=得顶部到水面的深度:
h=vt=0.05m/s×50s=2.5m,
顶部受到水的压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×2.5m=2.5×104Pa;
(4)由图象可知,构件的重力G=1200N,
由G=mg=ρVg得构件的密度:
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ρ件===3×103kg/m3>2.8×103kg/m3,所以这种混凝土构件有钢筋制作的骨架.
答:(1)混凝土构件完全浸没在水中时所受的浮力400N;
(2)混凝土构件的体积0.04m3;
(3)混凝土构件顶部受到水的压强2.5×104Pa;
(4)这种混凝土构件有钢筋制作的骨架.
55. 跃变层;3×106;减小;减小潜艇的重力
56. 解:(1)物体M所受浮力:
F浮=ρ水gVM=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N;
(2)由图可知,活塞所处的深度为h1-h2
活塞受到水的压强:
p=ρ水g(h1-h2)=1×103kg/m3×10N/kg×(45cm-40cm)=500Pa;
(3)对活塞和物体M进行受力分析可知,活塞受到向下的重力G0和杠杆A端的压力FA,受到向上的力是水给予的压力F压,
其关系为:G0+FA=F压,…①
物体M受到向上的浮力和B端的拉力,受到向下的力是重力,其关系为:GM=FB+F浮,…②
由①②变形可得,杠杆AB受力情况为:杠杆A端受力FA=F压-G0,杠杆B端受力FB=GM-F浮;
因为杠杆AB在水平位置保持平衡,所以由杠杆平衡条件得:FA×OA=FB×OB,
则:(F压-G0)×OA=(GM-F浮)×OB,
(pS-m0g)×OA=(ρM-ρ水)gVM×OB,
代入数据得:(500Pa×400×10-4m2-0.5kg×10N/kg)×2=(ρM-1.0×103kg/m3)×10N/kg×1×10-3m3×3,
解得,ρM=2×103kg/m3.
答:(1)物体M所受浮力F浮为10N;
(2)活塞受到水的压强p为500Pa;
(3)物体M的密度ρM为2×103kg/m3.
57. ;108;强;热传导
58. 已知:ρ海水=1×103kg/m3 H=20m L=4m g=10N/kg m=11.7t=1.17×104kg ρ钢=7.8×103kg/m3 S=10m2 h1=0.5m η1=98% h2=1m
求:(1)p=?(2)F最小=?(3)η2=?(4)h3=?
解:(1)沉箱倒扣在海底时,沉箱的上表面所受海水的压强为p=ρ海水gh=1×103kg/m3×10N/kg×(20m-4m)=1.6×105Pa;
(2)∵ρ=
∴沉箱在水底时,腔体壁与底占有的体积V0===1.5m3
空气占有的体积V=S•h1=10m2×0.5m=5m3
∴沉箱受到的浮力F浮1=ρ水g(V0+V)=1×103kg/m3×10N/kg×(1.5m3+5m3)=6.5×104N
所以拉动沉箱的最小的力F最小=mg-F浮1=1.17×104kg×10N/kg-6.5×104N=5.2×104N;
(3)当h1=0.5m时,η1=98%,对应吊绳上的拉力F最小=5.2×104N
当h2=1m时,对应此时空气的体积V2=S•h2=10m2×1m=10m3
此时沉箱受到的浮力为F浮2=ρ水g(V0+V2)=1×103kg/m3×10N/kg×(1.5m3+10m3)=11.5×104N
吊绳上的拉力是F较小=mg-F浮2=1.17×104kg×10N/kg-11.5×104N=2×103N;
由η==得:η1=,η2=,
将上述数据代入,解得:η2=65%
(4)如果在到达水面前,h增加到h3时,沉箱所受浮力等于沉箱的重力,
即1×103kg/m3×10N/kg×(1.5m3+10m2×h3)=1.17×104kg×10N/kg
解得h3=1.02m
之后浮力仍将进一步增大,所以电动机不一定需要一直做功.
答:(1)沉箱倒扣在海底时,沉箱的上表面所受海水的压强是1.6×105Pa;
(2)若使沉箱能够从海底被吊起,吊绳的拉力至少为5.2×104N;
(3)当h为1m时,滑轮组的机械效率η2是65%;
(4)如果在到达水面前,h增加到1.02m时,沉箱所受浮力等于沉箱的重力,之后浮力仍将进一步增大,所以电动机不一定需要一直做功.
59. 解:(1)设甲、乙容器的高度为h,装满液体后容器底的深度也为h,物体A放入容器后有液体溢出,仍然是满的,容器底的深度仍为h;
由于ρ水>ρ酒精,根据p=ρgh可知,p水>p酒精;
(2)由题可知,甲、乙容器中分别盛满质量相等的水和酒精,即G水=G酒精;
将密度为ρ的物体A分别放入水和酒精中,因ρ酒精<ρ<ρ水,所以待静止后,物体A会在水中漂浮,在酒精下沉;
根据浮沉条件和阿基米德原理原理可得:
在甲容器中,GA=F浮水=G排水,在乙容器中,GA>F浮酒精=G排酒精;
比较可知G排水>G排酒精(即溢出水的重力较大),
由于是薄壁圆柱形容器,所以不考虑容器的重力,
甲容器对桌面的压力为F甲=G水+GA-G排水,
乙容器对桌面的压力为F乙=G酒精+GA-G排酒精,
所以F甲<F乙.
答:p水>p酒精,F甲<F乙,推导过程见解答.
60. 增大;7×107;超声波;9.3
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【解析】
1.
解:由题知,深度h=7020m,海水密度为ρ=1.03×103kg/m3,
则蛟龙号在最大下潜深度时承受海水的压强:
p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×7020m=7.2306×107Pa.
故选C.
知道最大深度,根据p=ρgh求出最大压强.
此题主要考查的是学生对液体压强计算公式的理解和掌握,基础性题目.
2.
解:A、水下7km处的压强是p=ρ液gh=1.0×103Kg/m3×10N/kg×7000m=7×107Pa,
1个标准大气压P0=1.0×105Pa,相当于=700个,故A正确;
B、潜水器最快下潜的速度是42m/min,则到达7km海底需要t===min=2.8h,故B不正确;
C、潜水器在水面下处于悬停时,它在竖直方向上受到的重力与浮力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,是一对平衡力,故C正确;
D、深海潜水器采用抛弃压载铁的办法实现上浮,而潜艇使用压缩空气把空气舱中的海水逼出去达到上浮的目的,故D正确.
故选B.
(1)根据液体压强的计算公式p=ρ液gh就可以计算出水下7km处的压强,再结合1个标准大气压的大小计算出相当于几个大气压;
(2)根据速度的计算公式v=的变形公式t=就可以计算出潜水艇下潜的时间;
(3)潜水器在水下悬浮,受到的重力和浮力大小相等;
(4)潜水器是靠改变自身的重力来改变它在水中的上浮和下潜的.
本题以“蛟龙号”潜水器潜水为背景考查了求平均速度、海水压强、浮力的计算,判断潜水器的运动状态,考查的点较多,属于难题.
3.
解:液体的深度为b,器底部所受液体的压强为P=ρgb.
故选C.
求出容器内液体的深度,利用液体压强的计算公式求出容器底受的压强.
本题考查液体压强公式的应用,知道影响液体压强的因素是液体的密度和深度,这个深度指的是容器底部到液面的距离.
4.
解:“蛟龙号”到达h=5000m深的海底时,海水密度ρ=1.0×103kg/m3,海水对“蛟龙号”外壳(脚背)的压强约为:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5000m=5×107Pa.
脚背面积S面积=130cm2=0.013m2,
故海水对脚背压力约为F=pS面积=5×107Pa×0.013m2=6.5×105N;
1个60kg的成年人的重力G=60kg×10N/kg=600N;
相当于人数:
n==≈1083(个),与C最接近.
故选C.
由液体压强公式p=ρgh求压强,由F=pS求海水对脚背的压力,与1000个60kg的成年人的总重力相比较.
本题主要考查液体压强、压力以及对人体的估计做出计算,是一道估测题.
5.
解:(1)假设大烧杯原来装满水,小球漂浮在水面上,
小球所受浮力:
F浮=G排=m排g=0.1kg×10N/kg=1N,
∵F浮=G排=m排g=G球=m球g,
小球的质量:
m球=m排=100g,
排开水的体积:
v排=<v球.
放入小球后水深不变,对容器底的压强不变.
(2)假设大烧杯原来装满水,小球沉入水底,
小球所受浮力:
F浮=G排=m排g=0.1kg×10N/kg=1N,
∵F浮=G排=m排g<G球=m球g,
小球的质量:
m球>m排=100g,
排开水的体积:
v′排==v球.
放入小球后水深不变,水对容器底的压强不变.
(3)假设大烧杯原来没有装满水,排开水的质量比100g大,小球受到的浮力、小球的质量和体积、容器底受到的压强都要变大.
故选A.
假设大烧杯原来装满水,放入小球后知道排开水的质量,可以求出水受到的浮力,如果小球漂浮可以求出小球的质量,如果小球下沉小球的质量将比排开水的质量大;水深不变,利用液体压强公式分析水对烧杯底的压强变化.
假设大烧杯原来没有装满水,排开水的质量比100g大,其他物理量将发生变化.
本题因条件不明确,分析起来很复杂,灵活运用阿基米德原理和物体的浮沉条件是关键.
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6.
解:
A、水对容器底部的压强为p=ρ水gH,故A选项错误;
B、根据P=可得,水对容器底部的压力为F压=pS1=ρ水gHS1,故B选项错误;
C、水对圆柱体底部的压强为p=ρ水g(h-h1),故C选项错误;
D、V排=S2(h-h1),圆柱体所受的浮力为F浮=ρ水gV排=ρ水gS2(h-h1),故D正确.
故选D.
(1)根据p=ρgh可知水对容器底部的压强,根据F=PS可知水对容器底部的压力;
(2)知道圆柱体浸入的深度,利用p=ρgh求水对圆柱体底部的压强;
(3)求出排开水的体积,利用阿基米德原理求圆柱体所受的浮力.
解决此题的关键是要对液面的深度进行正确的分析,并能利用相应的公式进行计算.
7.
解:(1)====×=.
(2)∵甲乙两容器底受到的压强相等:p甲=p乙,
∴ρ水gh1+pA=ρ酒gh2+pB,
1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m+pA=0.8×103kg/m3×10N/kg××0.1m+pB,
1000Pa+pA=400Pa+pB,
pB-pA=600Pa.
(3)∵pB-pA=600Pa,
∴ρ酒gh'2-ρ水gh'1=600Pa,
∴等式两边同乘以S,ρ酒gSh'2-ρ水gSh'1=600Pa×S,
两个物体受到的浮力关系:FB-FA=600Pa×10×10-4m2=0.6N.
∴FA<FB.
(4)∵FA<FB,
∴A排开水的重力小于B排开酒精的重力,
又因为A和B在液体中,液体对容器底的压强相等,两容器底面积相等,所以两容器底受到液体压力相等,所以当把A和B取出,甲乙两容器底受到的压力都减小,甲减少的更小一些,所以此时甲容器底受到压力大于乙容器底受液体压力,即F甲>F乙,
甲乙容器底受到的压力减小的差为A和B受到的浮力之差,即为0.6N.
(5)∵GA>GB,FA<FB,
又∵TA=GA-FA,TB=GB-FB,
∴TA>TB.
故选B.
(1)知道A和B的高度之比,底面积相同,求出体积之比,又知道A和B的密度之比,可以求出质量之比,求出重量之比.
(2)因为两个容器底受到液体压强相等,根据液体压强相等列出等式,液体的深度各分成两部分,即物体在液体中的部分和物体到容器底的部分,求出pB-pA.
(3)知道A和B底部受到压强差pB-pA,等式两边都乘以S,把等式变形,求出A和B受到的浮力差,并比较A和B浮力大小.
(4)物体受到的浮力等于物体排开液体的重,由浮力大小判断A、B排开液体的重,当A、B取出,甲、乙两容器受压力减小的量分别为A、B 排开液体的重.又因为原来两容器底受液体压强相等、受力面积相等,液体对容器底压力相等,最后可以比较容器底受压力大小变化.
(5)细绳拉力等于物体重减物体受到的浮力,知道A和B的重力关系,以及两个物体受到的浮力关系,根据T=G-F浮,可以比较拉力关系.
本题从已知条件入手,看已知条件能推知什么物理量,本题涉及到质量、重力、浮力、平衡力、压强等力学重要的物理量,综合性很强,有很大的难度,有竞赛题的性质.
8.
解:(1)由题意可知,物体A的重力G=T,
由G=mg可得物体A的质量:
m==,
由ρ=可得,圆柱形物块的体积:
V===,故A错误;
(2)当物体A浸入液体深度为h0时,物体A受到的浮力:F浮=T-T1,
排开液体的体积:V排=S0h0,
由F浮=ρgV排可得液体的密度:
ρ液==,故B正确;
(3)当物体A浸入液体深度为h0时,容器内的液面升高了△h,
则容器的底面积:
S容==,
若剪断细线,待容器中液面恢复稳定后,物体A浸没时,此时其排开液体的体积:
V排1=V=,
与甲图相比,容器内液体深度的变化量:
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△h1===,
液体对容器底的压强与甲图相比压强的增加量:
△p1=ρ液g△h1=×g×=×,故C正确;
(4)若剪断细线,待容器中液面恢复稳定后,物体A漂浮时,此时其受到的浮力:
F浮1=G=T,
此时排开液体的体积:
V排2==,
与甲图相比,容器内液体深度的变化量:
△h2===,
液体对容器底的压强与甲图相比压强的增加量:
△p2=ρ液g△h2=ρ液g=,故D正确.
故选BCD.
(1)圆柱形物块A悬挂在非弹性细线的下端静止时,绳子的拉力即为圆柱体A的重力,根据G=mg求出物体A的质量,根据ρ=求出圆柱形物块的体积;
(2)当物体A浸入液体深度为h0时,根据称重法求出物体A受到的浮力,根据V=Sh求出排开液体的体积,根据阿基米德原理求出液体的密度;
(3)根据题意求出容器的底面积,圆柱体A浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,然后求出容器内液体深度的变化量,根据p=ρgh求出液体对容器底的压强与甲图相比压强的增加量;
(4)若剪断细线,待容器中液面恢复稳定后,物体A漂浮时,受到的浮力和自身的重力相等,根据阿基米德原理求出排开水的体积,然后求出容器内液体深度的变化量,根据p=ρgh求出液体对容器底的压强与甲图相比压强的增加量.
本题考查了重力公式和密度公式、称重法求浮力、阿基米德原理、物体浮沉条件、液体压强公式的应用,正确的讨论圆柱体处于不同状态时容器内液体深度的大小是关键.
9.
解:容器内液体的体积V液=S0h0,设金属圆柱体立于容器中后液体的深度为h,
因该金属圆柱体的密度大于所注入液体的密度,
所以,V总=V液+V金属,即S0h=S0h0+S1h,
则h=,
液体对容器底部的压强:
p=ρ0gh=ρ0g=,故A错误、B正确;
金属圆柱体受到的浮力:
F浮=ρ0gV排=ρ0gS1h=ρ0gS1=,
圆柱体对容器底部的压力:
F=G-F浮=mg-,故C正确、D错误.
故选BC.
知道薄壁平底容器的底面积和液体的深度,根据V=Sh求出液体的体积,该金属圆柱体的密度大于所注入液体的密度,则圆柱体与容器底部接触,根据容器内的总体积等于液体的体积加上圆柱体排开液体的体积求出容器内液体的深度,根据p=ρgh求出液体对容器底部的压强,根据阿基米德原理求出圆柱体受到的浮力,圆柱体的重力减去圆柱体受到的浮力即为圆柱体对容器底部的压力.
本题考查了液体压强公式和阿基米德原理的应用,正确的求出容器内液体的深度是关键.
10.
解:(1)∵甲下沉,
∴ρ甲>ρ1=ρ2;
∵丙漂浮,ρ丙<ρ3,ρ2>ρ3,
∴ρ乙>ρ丙;
∴ρ甲>ρ乙>ρ丙;故A错误.
(2)∵V甲>V乙,ρ甲>ρ乙,F浮=ρ液v排g,
∴F浮甲>F浮乙,G甲>G乙;
(3)又∵V乙=V丙,∴V排乙>V排丙
∵ρ2>ρ3,F浮=ρ液v排g,
∴F浮乙>F浮丙
又∵F浮乙=G乙,F浮丙=G丙
∴G乙>G丙
所以G甲>G乙>G丙;故B正确,
F浮甲>F浮乙>F浮丙;也就是F1>F2>F3;故C正确.
(4)因为甲下沉,乙悬浮,丙漂浮,又因为V甲>V乙=V丙,
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∴V排甲>V排乙>V排丙,
所以深度关系为hA>hB>hC;
三个烧杯里的液体对杯底的压强根据公式P=ρgh可知,P1=ρ1ghA;P2=ρ2ghB;P3=ρ3ghC;
所以 P1>P2>P3.故D错误.
故选B、C.
物体漂浮时浮力等于重力,物体密度小于液体密度;物体悬浮时浮力等于重力,物体密度等于液体密度;物体下沉时,浮力小于重力,物体密度大于液体密度;
物体下沉时,完全浸没;悬浮时完全浸没;漂浮时有一部分体积露出水面;已知各个物体的体积,可求最后液体的深度,根据公式P=ρgh可求液体压强的大小;
根据浮力公式可求三个物体所受浮力的大小.
本题考查物体沉浮条件的灵活运用,关键知道物体漂浮时浮力等于重力,物体密度小于液体密度;物体悬浮时浮力等于重力,物体密度等于液体密度;物体下沉时,浮力小于重力,物体密度大于液体密度.
11.
解:梯形物体受到的浮力:F浮=ρgV排=ρgP,故C正确;
梯形物体上表面受到水的压强:p上=ρg(H-h),
∵p=,
∴梯形物体上表面受到水的压力:F上=p上S1=ρg(H-h)S1,故A正确;
梯形物体下表面受到水的压强:p下=ρgH,
梯形物体下表面受到水的压力:F下=p下S2=ρgHS2,故B错误;
因为该物体不是圆柱形物体,所以该梯形物体受到的浮力不能用压力差法来计算,故D错误.
故选AC.
利用阿基米德原理求梯形物体受到的浮力;再根据液体压强公式求梯形物体上、下表面受到水的压强,再利用F=ps求上、下表面受到水的压力.
此题主要考查的使学生对液体压强、压力、浮力计算公式的理解和掌握,有一定难度.
12.
解:A、小球放入水中,排开了水,水深h变大,
∵p=ρgh,
∴水对容器底部的压强变大,故A正确;
C、D、∵容器为上口粗下口细的容器,
水对容器底部的压力:
F=ps=ρghs<G,
∴放入木球后,水对容器底部增大的压力:
△F<G水=G木=0.5N,故C正确、D错;
B、∵在水平桌面上,
∴容器对桌面的压力:F′=G,
放入木球后,容器对桌面增大的压力:
△F′=G球=0.5N,故B正确.
故选A、B、C.
将小球放入水中漂浮,排开了一定体积的水,使水深h变大,根据液体压强公式分析容器底受到水的压强变化;再根据F=ps=ρghs,分析容器底受到水的压力的变化;
在水平桌面上,对桌面的压力等于物重,据此分析桌面受到压力的大小变化;
本题考查了学生对液体压强公式和压强定义式的掌握和运用,对于压力、压强的分析计算:①固体先求压力后压强,液体先求压强后压力;②上口粗下口细的容器,液体对容器底的压力F<G.
C选项的判断也可以利用下列方法:
△F=△p×s底=ρg△h×s底=ρg×s底=F浮×,因为<1,故△F<F浮=G球=0.5N.
13.
解:A、由图可知,甲容器为直壁容器,容器底部所受液体的压力等于液体的重力,即F压=G1,则容器底部所受液体的压强为p==.故A正确;
B、分析可知,乙图中,液体对物块A作用的合力就是物块A受到的浮力,根据力的合成可得F合=F浮=G2-F,故B错误;
C、乙图中,物块A所受的重力与拉力的合力大小为=G2-F,而根据F浮=G2-F可得F=G2-F浮,F浮=ρgV排=ρgV,所以=ρgV.故C正确;
D、乙图中,容器对桌面的压力等于容器、容器内液体与物块A所受浮力之和,即=G+G1+F浮,而F浮=G2-F,所以=G+G1+G2-F,故D正确.
故选ACD.
(1)甲图中,容器底部所受液体的压力等于液体的重力,利用p=计算压强;
(2)乙图中,液体对物块A作用的合力为物块A受到的浮力,利用力的合成分析解答;
(3)利用力的合成,结合F=G2-F浮,F浮=ρgV排=ρgV分析解答;
(4)乙图中,容器对桌面的压力等于容器、容器内液体与物块A所受浮力之和.
此题考查液体压强的计算、力的合成与运用、浮力的大小计算,是一道综合性较强的题目,关键是公式的选择与灵活运用.
14.
解:
(1)“蛟龙号”受到的海水压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×7062m=7.062×107Pa;
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(2)“蛟龙号”受到的浮力:
F浮=ρgV排=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×50m3=5×105Pa.
故答案为:7.062×107;5×105.
(1)知道“蛟龙号”下潜的深度,根据p=ρgh求出受到的海水压强;
(2)“蛟龙号”浸没时排开水的体积和自身的体积相等,根据阿基米德原理求出受到的浮力.
本题考查了液体压强公式和阿基米德原理的应用,要注意物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等.
15.
解:船底某处距海面深度为5m,
则该处受到海水的压强:
p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×5m=5.15×104Pa;
故答案为:5.15×104.
知道船底某处的深度和海水的密度,根据p=ρgh求出受到海水的压强.
本题考查了液体压强的计算,难度不大,是一道较为简单的计算题.
16.
解:
(1)蛟龙号在7000m深处所受的海水压强为:
p=ρ海水gh=1.01×103kg/m3×10N/kg×7000m=7.07×107Pa;
(2)潜水器浸没在水中时,排开水的体积一定,也就是所受浮力一定,要上浮或下潜,只能改变自身重力;所以,在潜水器内部有一个水舱,通过对它的水舱进行吸、排水来改变自身重,从而实现下潜、上浮和悬浮.
故答案为:7.07×107;改变自身重力.
(1)已知海水的密度和“蛟龙号”潜水器所在的深度,利用p=ρgh计算潜水器受到海水的压强;
(2)物体在液体中的浮沉,决定于物重和浮力的大小关系:物重大于浮力,下沉;物重等于浮力,悬浮;物重小于浮力,上浮.
本题考查了液体压强的计算和潜艇的工作原理,需要注意的是:潜水艇和轮船的工作原理不同,轮船是采用空心的办法增大可利用的浮力,潜水艇则是通过改变自身重力的方法来改变沉浮的物理知识学来就是要用的,在平时的学习中要注意学以致用.
17.
解:A点受到水的压强:
pA=ρ水ghA=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.5m=4900Pa;
由图可知,B、C 两点的深度关系为hB<hC,
由p=ρgh可知,B、C两点受到水的压强大小关系为pB<pC.
故答案为:4900;<.
由题意可知,手心A点处距水面的距离,根据p=ρgh求出A点受到水的压强;由图可知B、C 两点的深度关系,再根据p=ρgh判断两点受到水的压强大小关系.
本题考查了液体压强的计算和液体压强公式的应用,是一道较为简单的应用题.
18.
解:该池水位由5米降低到4.5米时,h减小,由p=ρgh可知,池底所受水的压强变小;
因为正方体木块漂浮,所以F浮=G,木块的重力不变,则木块所受的浮力不变;
根据浮力产生的原因可知,浮力等于物体下表面与上表面所受压力之差,而木块上表面所受压力始终为0(即不变),所以木块下表面所受水的压力不变.
故答案为:变小;不变;不变.
根据p=ρgh判断池底所受水的压强变化;根据物体漂浮条件判断木块所受的浮力变化;根据浮力产生的原因判断木块下表面所受水的压力变化.
此题考查液体压强公式、物体浮沉条件的应用、同时考查浮力产生的原因,是一道综合性较强的题目,但总体难度不大,掌握基础知识即可正确解题.
19.
解:
当“海燕”在海面下1500m处滑翔时,受到海水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1500m=1.5×107Pa;
根据p=可得机翼上表面200cm2的面积上所承受海水的压力:
F=pS=1.5×107Pa×2×10-2m2=3×105N.
故答案为:1.5×107;3×105.
已知“海燕”所处海水的深度和密度,利用p=ρgh计算受到海水的压强大小,利用p=计算机翼上表面200cm2的面积上所承受海水的压力大小.
此题考查液体压强的计算,压强定义式的应用,难度不大,是一道较为简单的计算题,解答过程中应注意单位换算.
20.
解:(1)液体压强跟液体的深度和密度同时有关.通过压强来判断液体密度时,要保持液体压强计浸没的深度相同,小明将压强计的金属盒先后浸入到两杯液体中,没有控制金属盒在液体中的深度相同,得出的结论不可靠.
(2)p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa.
(3)如图,水银柱高是750mm,大气压和750mm水银柱产生的压强相等.
故答案为:(1)不可靠的;没有控制金属盒在液体中的深度相同;(2)1000;(3)750.
液体压强计比较液体压强时,U型管中液面差越大,液体压强越大.
液体压强跟液体的深度和密度有关.在液体深度一定时,液体的密度越大,液体压强越大;在液体密度一定时,液体越深,液体压强越大.
知道液体密度和深度,根据液体密度公式求出液体压强.
托里拆利实验中,大气压支持水银柱高,大气压和水银柱产生的压强相等.
掌握液体压强大小的影响因素,利用控制变量法探究液体压强大小的影响因素.
托里拆利实验中,水银的多少、玻璃管的粗细、长短(大于76cm)、管的上提、下压、是否倾斜都不影响水银柱的高度.
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21.
解:(1)三峡大坝的船闸是连通器在在实际中的具体运用,它能让大型轮船在上下游之间顺利往返航行.
(2)如果蓄水高度h=170m,坝底受到水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×170m=1.7×106Pa.
故答案为:连通器原理;1.7×106.
本题主要考查以下几个方面的知识:
(1)对连通器的认识:上端开口,底部连通的仪器叫连通器.
(2)液体压强的计算方法:通常是先找到液体的深度,利用公式p=ρgh计算液体压强.
本题考查了液体压强的计算、连通器的应用,属于基础题目.
22.
解:(1)当圆柱体浸入深度为0.3cm时,h=0.3cm=0.003m,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,
其底面所受的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.003m=30Pa;
(2)圆柱体的质量m===0.3kg,
当圆柱体浸入深度达2.4cm时,圆柱体已全部浸没,此时圆柱体所受到的浮力F浮=3N-2.4N=0.6N
依F浮=ρgV排得
圆柱体的体积V=V排===6×10-5m3,
圆柱体的密度ρ物===5×103kg/m3=5g/cm3.
故答案为:30;5.
(1)根据液体压强公式p=ρgh可求出浸入0.3cm 时底部受的压强.
(2)知道重力从而算出质量,根据浮力算出完全没入时的体积即为物体体积,再根据质量算出密度.
此题既考查了密度的计算和密度公式的应用,同时又考查了液体的压强计算和浮力公式的利用,综合性较强.计算中要注意统一使用国际单位制单位.
23.
解:由题知,s=6×10-3m2,G桶=1N,G水=20N,h=30cm=0.3m,
水对桶底的压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa,
水对桶底的压力:
F=ps=3000Pa×6×10-3m2m2=18N;
水桶对地面的压力:
F=G桶+G水=1N+20N=21N
水桶对地面的压强:
p===3500Pa.
故答案为:18N,3500Pa.
知道桶内水深和水的密度,利用液体压强公式求水对桶底的压强;又知道桶的底面积,利用压强定义式水对桶底的压力;
求出水和桶的总重,也就得出水桶对地面的压力,又知道桶的底面积,利用压强定义式p=求桶对地面的压强.
本题考查了学生对压强定义式和液体压强公式的掌握和运用,对于不规则的容器,容器底受到液体的压力和压强,要先计算液体对容器底的压强p=ρgh、再计算液体对容器底的压力F=ps;容器对桌面,先计算容器对地面的压力F=G、再计算容器对地面的压强p=.
24.
解:如图,当玻璃管倾斜时,由于大气压不变,能支持的水银柱高度不变,使得管中水银柱长度会变大(L>h).
故答案为:变长,不变.
托里拆利实验能测出大气压的值,是利用管内水银柱产生的压强等于大气压,即P大气=P水银=ρ水银gh.外界大气压不变,当玻璃管倾斜时,管内水银柱高不变,但长度变长.
本题考查了托里拆利实验的原理,能根据“管内水银柱产生的压强等于大气压”得出玻璃管内水银的竖直高度不变是本题的关键.
25.
解:
(1)“深潜号”满载时所受浮力:
F浮=G排=m排g=15864×103kg×10N/kg=1.5864×108N;
满载时总重:
G=F浮=1.5864×108N,
最大装载重力:
G1=m1=6785×103kg×10N/kg=6.785×107N,
自重:
G2=G-G1=1.5864×108N-6.785×107N=9.079×107N;
(2)h=313.5m,
受到海水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×313.5m=3.135×106Pa;
(3)设李洪健身体的表面积为S,由p=得在地面上受到的压力F0=p0S,
他在深海承受的压力:
F=pS=3.135×106Pa×S,
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F:F0=3.135×106Pa×S:F0=p0S=3.135×106Pa:1.01×105Pa≈31:1,
即:要承受相当于地面上约31倍的压力.
故答案为:1.5864×108;9.079×107;3.135×106;31.
(1)知道满载时的排水量,利用阿基米德原理求“深潜号”满载时所受浮力;再根据漂浮条件求满载时总重,知道最大装载质量,利用G=mg求最大装载重力,可求自重;
(2)知道海水的深度和密度,利用液体压强公式求潜水员在海底受到海水的压强;
(3)设李洪健身体的表面积为S,由p=求出在地面上受到的压力、在深海承受的压力,求出比值即可.
本题考查了学生对液体压强公式、阿基米德原理、物体的漂浮条件的掌握和运用,要求灵活选用所学公式.
26.
解:(1)由图象可知,该液体20cm深处的压强为2500Pa;
(2)由图象可知,液体内部的压强与深度是成正比的,故液体压强与深度的比值是相等的;
由=得,该液体50cm深处的压强为:p==6250Pa;
故答案为:2500;6250.
由图可直接得出该液体该液体20cm深处的压强;
观察图象发现液体内部的压强与深度是成正比的,要求液体50cm深处的压强,可以在图中任意选取一个点,设液体50cm深处的压强为p,利用压强与深度的比值是相等的,建立等式,代入数值求出p的大小.
本题考查液体压强的计算,解题的关键是熟记液体压强的公式,充分利用图象中提供的信息,寻找等量关系,建立等式代入数值计算出相应的物理量.
27.
解:据图象可知,当圆柱形物体上升高度在0~10cm之间时,测力计示数不变,即说明圆柱形物体全部浸没在液体中;当物体在提高时,测力计示数增大,即浮力减小,说明圆柱形物体逐渐提出液面,直到16cm处,圆柱体全部提离液面,据实际情况可知,圆柱体在提出的同时,液面下降,圆柱体被提出的高度与液面下降的高度之和就是圆柱体的高度,即圆柱体被提出的高度是h=6cm,故圆柱体被提出的体积是V=Sh=100cm2×6cm=600cm3=0.0006m3;同时液面也会下降这么大的体积,液面下降的高度是:h′===4cm,故圆柱体的高度是:h柱=6cm+4cm=10cm;
且圆柱体在液体中所受的浮力是:F浮=G-F示数=15N-6N=9N;
故圆柱体的体积是:V柱=Sh=100cm2×10cm=1000cm3=0.001m3;
据F浮=G排=ρ液gV排可知:ρ液===900kg/m3;
据题能看出,相当于高为10cm的物块,上升到10cm时,浮力是不变的,即原来物块浸没在液体中的总高度是:h=10cm+10cm=20cm;
故圆柱形物体全部浸没在液体中时的总体积是:V总=250cm2×20cm=5000cm3;
所以原来有液体的体积是:V=V总-V柱=5000cm3-1000cm3=4000cm3;
所以原来液体的深度是h===16cm=0.16m;
故当物块完全离开液体后,容器中的液体对该容器底部的压强为:p=ρgh=900kg/m3×10N/kg×0.16m=1440Pa;
故答案为:1440;
据图象可知,当圆柱形物体上升高度在0~10cm之间时,测力计示数不变,即说明圆柱形物体全部浸没在液体中;当物体在提高时,测力计示数增大,即浮力减小,说明圆柱形物体逐渐提出液面,直到16cm处,圆柱体全部提离液面,此时测力计的示数等于物体的重力,故据上面的知识可以计算出原来液体的密度和液面的高度,而后计算出液体对容器低的压强即可.
能读懂图象,据图看出原来圆柱体浸没在液体中时液体的高度和圆柱体的高度是解决该题的关键.
28.
解:已知h=2.5m,ρ=1.0×103kg/m3,则:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.5m=2.5×104Pa.
故答案为:2.5×104.
已知了水深,直接代入液体压强的计算公式进行解答即可.
此题考查的是液体压强的计算方法,由于条件都已给出,所以难度不大.
29.
解:海水对潜艇船体产生的压强:
p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×7000m=7.21×107Pa.
故答案为:7.21×107.
知道深度和液体密度,根据p=ρgh求出液体压强.
此题主要考查的是学生对液体压强计算公式的理解和掌握,基础性题目.
30.
运用液体压强公式p=ρgh,可求压强大小.
熟练运用液体压强计算公式,是解答此题的关键.
31.
(1)运用液体压强公式p=ρgh,可求液体压强大小.
(2)先求出压力F=G总,再运用固体压强公式求出压强;
(3)根据液体压强公式变形,得出液体深度的变化,进而求出体积变化.
熟练运用固体和液体压强计算公式,是解答此题的关键.
32.
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(1)已知汽油的密度和深度,根据p=ρgh求出压敏电阻受到的压强,根据F=pS求出压敏电阻受到的压力,由图乙得出压敏电阻的大小;根据油量指示表的示数在最大值处可知电路中的电流,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出定值电阻R0阻值;
(2)当油箱内汽油用完时,由图乙可知压敏电阻上受到的压力为0时对应的压敏电阻阻值,根据电阻的串联和欧姆定律求出油量指示表的指针所对应的电流值;
(3)根据Q=Vq求出汽油完全燃烧释放的热量,根据η=×100%求出转化成汽车的有用功,根据s=vt求出汽车行驶的路程,利用W=Fs求出汽车的牵引力,再应用二力平衡的平衡条件求出阻力.
本题考查了液体压强公式、固体压强公式、串联电路特点、欧姆定律、燃料完全燃烧释放热量公式、效率公式、速度公式、做功公式以及二力平衡条件的应用,涉及到的知识点较多,综合性强,有一定的难度.
33.
(1)密度计算公式:ρ=;运用公式代入题目中的物理量可求密度;
(2)运用液体压强公式p=ρgh,代入题目中的物理量,可求压强大小.
(3)认真分析“甲对地面压强的增加量与水对乙容器底部的压强增加量相等”这句话;运用固体压强p=,液体压强p=ρgh,可得出丙物体的质量.
此题是一到压强综合题,熟练运用固体压强和液体压强的计算方法,是解答此题的关键.
34.
(1)知道容器内水的深度,根据p=ρgh求出容器底部受到水的压强;
(2)根据V=Sh求出容器内原来水的体积和物体的体积之和,根据p=ρgh求出物体完全浸没在容器的水中后容器内水的深度,根据V=Sh求出此时物体和容器内水的体积,比较两者的总体积可知水有溢出,进一步求出剩余水的体积,利用ρ=求出剩余水的质量,容器对水平桌面的压力等于剩余水和物体的重力之和,根据F=G=mg求出其大小,利用p=求出容器对水平桌面的压强.
本题考查了液体压强公式和密度公式、重力公式以及固体压强公式的应用,正确的判断出物体放入容器后有水溢出是关键.
35.
(1)装满水后水的深度,根据p=ρgh求出水对壶底的压强;
(2)根据G=mg求出壶身和底座的总重力,水壶对水平桌面的压力等于水和水壶的重力之和,根据p=求出水壶对水平桌面的压强.
本题考查了重力公式、液体压强公式和压强定义式的应用,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等.
36.
(1)求出甲的体积,知道甲的密度,利用m=ρV求甲的质量;
(2)知道乙容器水深,利用p=ρgh求水对乙容器底部的压强;
(3)当切割部分恰好浸没在水中时,水对容器底部的压强最大,甲对地面的压强减少量最小.设此时水面最终深度为h′,则S乙h′=V水+△V甲,据此求此时水面最终深度;进一步求出截取部分的体积、高度,再利用p=ρgh求甲对地面的压强减少量.
本题考查了密度公式、压强公式的应用,难点在第三问,要知道:当切割部分恰好浸没在水中时,水对容器底部的压强最大,甲对地面的压强减少量最小.
37.
(1)知道容器内水的深度,根据p=ρgh求出水对容器底部的压强;
(2)实心小球放入容器中后对水平地面的压强没有发生变化,根据F=pS可知小球的重力和排开水的重力相等,根据阿基米德原理可知小球受到的浮力和自身的重力相等,从而可知小球的状态,当小球悬浮时排开水的体积最大,受到的浮力最大,此时小球的重力最大即质量最大,根据悬浮条件可知小球的密度,根据ρ=求出小球质量的最大值.
本题考查了液体压强公式和固体压强公式、阿基米德原理、物体浮沉条件以及密度公式的应用,根据题意得出小球在水中所处的状态以及质量最大时的密度是关键.
38.
①已知水的密度和质量,利用密度公式变形计算水的体积;
②已知水的密度和深度,利用液体压强公式计算0.1米深处水的压强;
③将将物体垫在容器下方,增大的压力等于物体的重力,利用压强公式计算出物体垫在容器下方时的受力面积,进而可求得容器的底面积,然后再根据压强公式计算出增大的压力,与将物体放入容器中实际增大的压力比较即可判断是否有水溢出.
此题考查压强大小的计算,同时考查密度公式、重力公式的应用,综合性强,难题较大,难点在第三问,关键是知道将物体垫在容器下方,增大的压力等于物体的重力.
39.
(1)先根据p=ρgh求出海水对探测窗口的压强,再根据F=pS求出探测窗口承受海水的压力;
(2)“金枪鱼”漂浮时,浮力等于重力,根据F浮=ρgV排求出排开水的体积,再求露出海面的体积;
(3)由图象可知,在t3时刻“金枪鱼”离开水面,由于“金枪鱼”匀速运动,此时起重装置对“金枪鱼”的拉力等于“金枪鱼”的重力;根据P===Fv分析求出t1时刻起重装置对“金枪鱼”拉力.
本题主要考查了压强、压力、阿基米德原理、漂浮条件、功率等计算公式的理解和应用,读懂图象是解题的关键之一.
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40.
(1)图甲中,木块B对容器底部的压力等于其重力,根据p=求出木块B对容器底部的压强;
(2)图乙中,木块B在竖直向下重力G、绳子拉力F以及竖直向上浮力F浮的作用下处于平衡状态,根据力的平衡条件求出此时木块B受到的浮力;
(3)根据阿基米德原理求出木块排开水的体积,根据V=Sh求出木块B浸入水中的深度,进一步求出所加水的体积,根据ρ=和G=mg求出所加水的重力,将图乙中与B相连的细线剪断,当木块静止时处于漂浮状态,由图可知该容器形状规则,容器底部受到水的压力等于水的重力加上木块B的重力之和.
本题考查了压强定义式和平衡力条件、阿基米德原理、重力公式以及密度公式的应用,正确的计算出容器内水的体积以及知道水平面上物体的压力等于自身的重力是关键.
41.
(1)利用物体的沉浮条件,此时木块漂浮.F浮=G,根据公式ρ水gV排=ρ木gV木求出木块的密度;
(2)因木块A刚好完全浸没水中,此时弹簧对木块A的作用力为F1=F浮-G,因木块A刚好完全离开水面,此时浮力为0,此时弹簧对木块A的作用力和木块的重力是一对平衡力,两者相等,即:F2=G.已经得到了F1的表达式,直接代值即可求出答案.
此题考查了学生对液体压强的大小及其计算,密度的计算,浮力的计算等,此题中还有弹簧对木块的拉力,总之,此题比较复杂,稍有疏忽,就可能出错,因此是一道易错题.
42.
解:机器人在漏油井口处时,受到海水的压强:
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1500m=1.5×107Pa,
由p=可得,海水在这块面积上产生的压力:
F=pS=1.5×107Pa×0.2m2=3×106N.
故答案为:1.5×107;3×106.
知道机器人下潜的深度和海水的密度,根据p=ρgh求出受到海水的压强;又知道漏油井口的面积,根据p=求出海水在这块面积上产生的压力.
本题考查了液体压强公式和固体压强公式的简单应用,是一道较为简单的计算题.
43.
(1)直接利用p=ρgh求水的压强;
(2)由于容器对水平地面的压力的增大是物体排开的水的重力产生的,则根据已知容器对水平地面的压强增大一倍时,利用p=求出容器对水平地面的压力,根据阿基米德原理可知圆柱体A受到的浮力;根据F浮=ρ水gV排可求出液面圆柱体A底部所处深度h.
本题考查液体压强和浮力的计算,关键是知道容器对水平地面的压力的增大是由于物体排开的水的重力产生的.
44.
(1)根据p=ρgh计算压敏电阻上表面受到的压强,根据p=计算压敏电阻上受到的压力;
(2)由图甲,两电阻串联,油箱装满汽油时,油量表示数为最大值,根据串联电路特点和欧姆定律计算R0的阻值;
(3)由图象找到F=0时,压敏电阻连入阻值,根据欧姆定律计算电路中电流;
(4)先计算出汽油剩余高度为h′时压敏电阻受到的压力,从而计算此时压敏电阻的阻值,利用欧姆定律得到I与h′的关系式.
本题考查了液体压强、压力计算,串联电路特点和欧姆定律的应用,以及读图能力和分析问题的能力;关键是公式及其变形的灵活运用
45.
(1)求出水的深度,利用p=ρgh求容器底受到的水的压强;
(2)由于容器对水平地面的压力的增大是物体排开的水的重力产生的,则根据已知容器对水平地面的压强增大一倍时,利用p=求出容器对水平地面的压力,根据阿基米德原理可知圆柱体A受到的浮力;根据F浮=ρ水gV排可求出液面圆柱体A底部所处深度h.
本题考查液体压强和浮力的计算,关键是知道容器对水平地面的压力的增大是由于物体排开的水的重力产生的,有难度!
46.
(1)根据p=ρgh计算液体产生的压强,然后根据水面上方的压强等于液体压强和大气压之和进行计算;
(2)根据p=公式变形可求得瓶内外气体对按压器的压力差△F;
(3)分析此题时,要找到题目中的平衡问题,即瓶的内外气压和水压的平衡,利用平衡法求出瓶内气压;再根据力的平衡知识,分析出瓶的内外压力的平衡,利用平衡力知识和题目的条件,可解决此题.
此题是大气压强与液体压强的综合应用题,应用平衡法可得到题中的气压和手的压力;计算时要合理运用题目的已知条件.
47.
(1)已知水的密度和水的深度,直接利用P=ρgh求出水对容器底的压强;
(2)已知容器底面积,根据F=pS计算水对容器底的压力;
(3)先根据m=ρV求出水的质量,再根据G=mg求出水的重力.
本题考查了液体压强、压力、重力的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,同时要注意单位的换算.
48.
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(1)声波的速度是沉船到海面距离的两倍,由速度公式的变形公式求出沉船距海面的距离,然后由液体压强公式求出给浮筒充气的压强.
(2)已知打捞沉船需要的拉力,求出每个浮筒的浮力,再求出每个浮筒产生的向上的拉力,最后求出需要浮筒的个数.
本题考查了求压强、求打捞沉船时需要浮筒的个数问题,难度较大,灵活应用速度公式的变形公式、液体压强公式、浮力公式是正确解题的关键.
49.
(1)求出木条底端所处深度,利用液体压强公式求木条底部受到的水的压强;知道木条质量,利用漂浮条件求木条受到的浮力;
(2)木条密度计在水中和污水中都漂浮,利用阿基米德原理求在污水中时木条浸入的深度,从而得出红线位置.
本题考查了学生对液体压强公式、阿基米德原理、物体漂浮条件的掌握和运用,涉及到自制密度计测密度,知识点多,属于难题.
50.
知道容器内水的深度,根据p=ρgh求出水对容器底的压强,再根据F=pS求出水对容器底的压力.
本题考查了液体压强公式和压强定义式的应用,要注意不规则容器中液体对容器底部的压力不等于液体的重力.
51.
(1)利用密度公式求出水的体积,然后利用V=Sh求出水的深度,再利用利用p=ρgh求放入木块之前,水对容器底部的压强;
(2)利用密度公式求出木块的体积,木块完全浸没在水中时,其排开水的体积等于其自身体积,若要将木块全部浸没在水中,根据阿基米德原理求出物体受到水的浮力,然后对木块进行受力分析,利用力的合成可求压力.
本题考查了学生对物体浮沉条件和阿基米德原理、液体压强公式的理解与掌握,同时考查重力公式、密度公式的应用,力的合成与应用,虽知识点多,但难度不是很大,属于中档题.
52.
(1)知道杯内水的深度,根据p=ρgh求出水对杯底的压强,根据F=pS求出水对杯底的压力;
(2)玻璃杯对桌面的压力等于水和容器的重力之和,利用p=求出玻璃杯对水平桌面的压强.
本题考查的是液体压强和固体压强的计算方法,同时出现固、液体压力压强,要注意先后顺序:液体,先计算压强(p=ρgh),后计算压力(F=pS);固体,先计算压力(在水平面上F=G),后计算压强(p=).
53.
(1)求出上沉箱顶部到水面的深度,根据p=ρgh求出压强;
(2)对沉箱分为两种情况--浸没在水中和离开水面进行受力分析,列出方程组,解出拉力F1的大小;
然后根据公式W=Fs分别求出有用功和总功,根据η=求出机械效率.
此题主要考查的是学生对液体压强、机械效率计算公式和对物体进行受力分析的理解和掌握,根据受力分析列出方程组是解决此题的关键,难度较大.
54.
(1)根据图象读出混凝土构件完全浸没在水中时所受的浮力;
(2)根据F浮=ρgV排求出构件的体积;
(3)由图象读出构件完全在水中下落的时间,根据v=求出顶部到水面的深度,根据p=ρgh求出顶部受到水的压强;
(4)由图象读出构件的重力,根据G=mg=ρVg求出构件的密度,然后和混凝土的密度进行比较即可得出答案.
此题主要考查的是学生对浮力、速度、压强、质量、密度、重力计算公式的理解和掌握,综合性较强,有一定难度,读懂图象是解决此题的关键.
55.
解:(1)由材料可知,海水中某水文要素在竖直方向上出现突变或不连续剧变的水层,我们称之为跃变层;
(2)300m深处潜艇受到海水的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×300m=3×106Pa.
(3)根据“海中断崖”现象可知,海水跃层是上层密度大、下层密度小,因此由F浮=ρgV排可知,海中断崖的海水密度变化会造成潜艇受到的浮力减小.
(4)向所有的水柜供气”的目的是减小潜艇的重力,使潜艇快速上浮.
故答案为:(1)跃变层;(2)3×106;(3)减小;(4)减小潜艇的重力.
(1)根据材料中“跃变层”的定义分析;
(2)根据p=ρgh可求得300m深处潜艇受到海水的压强;
(3)根据如果海水跃层是上层密度大、下层密度小的状态,形成负密度梯度跃变层,被称为“海中断崖”.结合F浮=ρgV排可得出结论;
(4)当主水柜排空海水,潜艇获得预备浮力,此时潜艇上浮到海面上.
当主水柜注入海水,潜艇失去预备浮力,此时潜艇下潜到水下.
此题涉及到液体压强的计算,阿基米德原理的应用,物体浮沉条件的应用等多个知识点,是一道综合性较强的题目.
56.
(1)根据阿基米德原理公式F浮=ρ水gV排,可计算物体M所受的浮力;
(2)活塞所处的深度为两侧水的高度之差,再根据公式p=ρgh可计算活塞受到的水的压强;
(3)对活塞和物体M进行受力分析,结合杠杆的平衡条件和物体的受力情况列出等式方程,最后求解物体M的密度.
本题既考查了阿基米德原理的运用,也考查了液体压强公式的计算,还考查了杠杆平衡条件的应用,要求对公式进行熟练掌握的同时,还要会对物体进行受力分析,并有一定的数学运算能力,难度较大.
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57.
解:(1)由m纳米管=m钢,V相同,
可得: ==;
(2)水下1×104m处的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×104m=1.0×108Pa;
(3)由“碳纳米管表现出良好的导电性,导电能力通常可达铜的1万倍”可知,跟铜相比,碳纳米管的导电能力更强;
(4)由材料可知通过合适的取向,碳纳米管可以合成各向异性的热传导材料.
故答案为:(1);(2)108;(3)强;(4)热传导.
(1)根据碳纳米管的强度比同体积钢的强度高100倍,质量却只有后者的.可求得碳纳米管的密度约为钢密度的多少倍.
(2)根据p=ρgh可求得水下1×104m处的压强.
(3)根据材料中的“由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同,所以具有很好的电学性能.碳纳米管表现出良好的导电性,导电能力通常可达铜的1万倍”可得出结论.
(4)根据“通过合适的取向,碳纳米管可以合成各向异性的热传导材料”可得出结论.
此题考查液体压强的计算和密度公式的应用,此题看似复杂,其实只要认真阅读材料,很容易得出答案.
58.
(1)已知水的深度和沉箱的高度,可以得到沉箱上表面所在水的深度,已知水的密度和深度,利用公式p=ρgh计算沉箱上表面所受海水的压强;
(2)沉箱被拉起的过程中,受到三个力的作用:重力、拉力和浮力.已知沉箱的质量,可以得到重力;要得到沉箱受到的浮力,需要知道沉箱排开海水的体积;
(3)沉箱上升过程中,应用水的压强的减小,所以箱内空气体积增大,沉箱排开水的体积增大,受到的浮力增大,已知沉箱重力和此时的浮力,可以得到此时的拉力;在前后两次提升过程中,做的额外功都是克服动滑轮重做的功,根据机械效率的公式得到第二次的效率;
(4)沉箱在上升过程中,排开海水的体积一直增大,受到的浮力相应增大,当等于重力时,拉力为零;当浮力大于重力时,不需要拉力.
此题以海上打捞沉箱为素材,设计了一道包含机械效率、滑轮组的特点、阿基米德原理的应用及重力与质量的关系、液体压强的计算等内容的综合性很强的力学题,覆盖面广,难度大,解决的前提是掌握扎实的基础知识,能够迅速的提取有价值信息.
59.
(1)根据题意分析可知,放入A物体后,液体的深度不变(仍然相同),根据液体压强公式p=ρgh比较水和酒精对容器底部的压强;
(2)先根据物体密度与液体密度的关系判断物体在水和酒精中所处的状态,再根据浮沉条件和阿基米德原理比较排开水和酒精的重力;由于是薄壁圆柱形容器,所以不考虑容器的重力,容器对桌面的压力等于剩余液体和A物体的总重;据此进行推导.
本题考查了压强和压力的大小比较,还考查了浮沉条件和阿基米德原理;关键有两点:一是知道容器对桌面的压力等于容器、剩余液体和物体的总重力;二是根据浮沉条件和阿基米德原理比较排开水和酒精的重力.
60.
解:
(1)液体压强随深度增加而增大,由F=pS可知,在受力面积一定时,潜水器受到的压力越来越大;
(2)海水产生的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×7000m=7×107Pa;
(3)电磁波在海水中只能深入几米,科学家采用声纳通讯,是利用超声波传播信息;
(4)声音传播的路程s=2×7000m=14000m,
由v=得,声音的传播时间:
t==≈9.3s.
故答案为:(1)增大;(2)7×107;(3)超声波;(4)9.3.
(1)液体压强随深度的增加而增大;
(2)利用液体压强计算公式:p=ρgh计算;
(3)声呐利用超声波工作;
(4)声音的传播时间利用速度变式t=计算.
本题考查了液体压强计算公式及影响因素、速度变形式的应用、声音传播信息等知识,综合性强.
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