中考物理浮力计算题专题训练及答案doc.docx
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中考物理浮力计算题专题训练及答案doc
浮力计算题专题训练(四)
1.(2014年汕尾市)(6分)如题19
图所示为某种型号潜水艇,其体积为
3
3
5×10m。
(海水密度近似取×103kg/m3,g
取10N/kg)求:
(1)它在潜入到水下执行任务时所受浮力;
(2)当它潜入到水下200m时,它的一个面积为的舱盖所受海水的压强和压力。
题19图
2(山东省烟台市2014)在马航MH370失联后,由东海舰队导弹驱逐舰“长春”舰、导弹护卫舰“常州”舰和综合补给舰“巢湖”舰组成的中国第17批搜救编队参与了搜救工作.
如
图所示,“长春”舰满载时排水量为×106kg,吃水深度6m.(海水的密度为×
10N/kg)
103kg/m3,g取
(1)搜救舰队通常采用“一”字编队形式前行,而不是“并排”前行,为什么?
(2)满载时,“长春”舰受到的浮力有多大?
(3)“长春”舰底受到海水的压强是多少?
(4)“长春”舰以36km/h的速度匀速航行6h,海水平均阻力为×106N,则这一过程中军舰所做的功至少为多少
3..(黄冈市2014)2014年4月14日,为寻找失联的MH370
航班,启用了“蓝鳍金枪鱼-”(简称“金枪鱼”)自主水下航行器进行深海搜寻。
其外形与
3
潜艇相似(如下图甲所示),相关标准参数为:
体积1m、质量750kg,最大潜水深度4500m,最大航速h(不考虑海水密度变化,密度ρ取×103kg/m3,g取10N/kg)。
乙
甲
(1)假设“金枪鱼”上有面积为20cm2的探测窗口,当它由海水中2000m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象如上图乙所示,图中P3=3P1。
求t1时刻起重装置对“金枪鱼”
的拉力(不考虑水的阻力)。
4.(2014年北京市)用如图20甲所示的滑轮组提升水中的物体
M1,动滑轮A所受重力为
G1,
物体M完全在水面下以速度v匀速竖直上升的过程中,卷扬机加在绳子自由端的拉力为
F,
1
1
拉力F做功的功率为
P,滑轮组的机械效率为
1;为了提高滑轮组的机械效率,用所受重
1
1
力为G2的动滑轮B替换动滑轮A,如图20乙所
示,用替换动滑轮后的滑轮组提升水中的物体
F1F2
卷扬机卷扬机
M2,物体M2完全在水面下以相同的速度v匀速竖
AB
直上升的过程中,卷扬机加在绳子自由端的拉
力为F2,拉力F2做功的功率为P2,滑轮组的机
M
M2
1
械效率为
2。
已知:
G1-G2=30N,
2-1=5%,
甲
乙
P1
16
两物体的质量相等,体积
V均
图20
,M、M
P2
1
2
15
为4×10-2m3,g取10N/kg,绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计。
求:
(1)物体M1受到的浮力F浮;
(2)拉力F1
与F2之比;
1
受到的重力G。
(3)物体M
5.(4分)(2014?
广安)如图所示,一个圆柱形容器的底面积是
2
,装入一定量的水.现
10dm
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
6dm3,这
时水的深度为8dm.(g取10N/kg,p水=×103kg/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.(昆明市2014年)(6分)如图l5所示,一个半径为r的实心球体处于某种液体中,球体最上
端距离液面的距离为h,求液体对球体向下的压力。
(已知液体的密度为ρ,球体的体
积为4
r3)
3
7.(3分)(2014?
呼和浩特)如图所示,有一实心长方体,悬浮在水和水银的界面上,浸
在水中和水银中的体积之比为3:
1,已知水的密度为×103kg/m3,水银的密度为
×103kg/m3.求:
(1)该物体在水中和水银中所受到浮力之比;
(2)该物体在水中所受到浮力与物体重力之比;
(3)该物体的密度.
8.(2014年广东省广州市)(10分)(2014?
广州)悬浮在海水中的潜艇排开海水的质量为
3×106kg(g取10N/kg,海水的密度取1×103kg/m3).
(1)在如图上面画出潜艇的受力示意图(以点代替潜艇).
(2)潜艇排开海水的体积是多少
(3)潜艇所受浮力多大
(4)潜艇所受重力多大
9.(6分)建设中的港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成,隧道由一节一节用钢筋混凝土做成的
空心沉管连接而成,如图23所示,建造隧道时,先将沉管两端密封,如同一个巨大的长方
体空心箱子,然后让其漂浮在海面上,再用船将密封沉管拖到预定海面上,向其内部灌水
使之沉入海底。
设某一节密封长方形沉管的长、宽、高分别是
180m,35m,10m,总质量为
7
6×10kg(海水
密度取×103kg/m3,g取10N/kg)2-1-c-n-j-y
(1)
漂浮在海面上的密封沉管,在灌水前受到的浮力
F浮=______
N
(2)
在对密封沉管灌水使其下沉过程中,其下表面受到海水的压强大小将
______________,
当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时,注入的海水至少为
__________kg,此时其
下表面受到海水的压力等于________N
(3)当密封沉管灌水下沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,再将灌入其中的海水全部抽出,此时空心密封沉管不会再上浮,请用浮力的知识来解释其原因。
答:
___________________________________________________________________________
10.(6分)(2014?
湖北)一个底面积为
2
的圆柱状容器,装有适量的水,现在将一个体
10m
积为20m3、密度为×103kg/m3的物体A放入其中,最终物体
A漂浮于水面上.
则:
(1)物体A所受到的浮力是多少
(2)如图所示,若将画斜线部分截取下来并取出(其体积为浸入水中体积的一半),则取出
的那部分物体的质量是多少
(3)待剩余部分再次静止后,容器底部受到压强减小了多少(g=10N/kg)
11.(6分)(2014?
衡阳)在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是,当把零件浸没在密
33
度为×10kg/m的油中时,弹簧测力计的示数是,求:
(1)金属零件所受浮力为多少
(2)金属零件的体积为多少
(3)金属零件的密度为多少
.
12.(10分)(2014?
广西)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
长为的正方体物块A,当容器中水的深度为20cm时,物块A有的体积露出水面,此时弹簧
恰好处于自然伸长状态(ρ水=×103kg/m3,g取10N/kg).求:
(1)物块A受到的浮力;
(2)物块A的密度;
(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).
13.(6分)(2014?
黔东南州)如图甲所示,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的
速度下降,直至全部没入水中,如图乙所示是钢绳拉力随时间t变化的图象,若不计水的阻
力(g=10N/kg,ρ水=×103kg/m3),求:
(1)石料全部没入水中时受到的浮力是多少
(2)石料的体积是多少
(3)石料的密度是多少
14.(6分)(2014?
绥化)如图所示,将边长为10cm的正方形物块,放盛有水的水槽内,
待物块静止时,其下表面距水面6cm.
求:
(1)物块受到水的浮力大小;
(2)取出物块,把一冰块放入水中,冰块也漂浮在水面上,待冰块全部熔化后,水面高度会发生怎样的变化说明理由.
3
15.(6分)(2014?
巴中)一边长为10cm,密度为m的正方体木块,用细线置于容器的水
中,如图所示,求:
(1)木块所受的浮力大小
(2)细线的拉力大小
(3)细线剪断后,木块静止时,木块下方所受到水的压强是多大
16.(7分)(2014?
赤峰)如图所示,一艘排水量100吨的货船,船上装有质量为8吨的货
物A,货物A的底面积为5m2(货物A地面与船完全接触).求:
(1)该船满载时受到的浮力;
(2)货物A对船的压强;
(3)将货物A从船上卸下后,船排开水的体积减少多少(ρ水=×103kg/m3g=10N/kg)
答案:
题19图
1.
(1)5×107N;
(2)2×106Pa;(3)×106N。
2.
3.
(1)海面下2000m处的压强为:
p1
=ρgh1=×103kg/m
3×10N/kg×2000m=2×107Pa
下潜至最大潜水深度处压强为:
p2
=ρgh2=×103kg/m
3×10N/kg×4500m=×107Pa
增加的压强为:
7
7
7
p=p-p=×10Pa-2×10Pa=×10Pa
2
1
由F=pS得探测窗口承受海水的压力增加:
F=pS=×107Pa×20×10-4m2=5×104N
(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
乙
V排
m
750kg
1
=
103kg/m3
露出海面体积为
:
3
露
排
1m-=
V
=V-V=
(3)由于起重装置吊起“金枪鱼”是匀速竖直离海面,所以速度保持不变即v1=v3,由P
F3
F1
=
,得
1=11,3=33,又
3=31,所以有
33
1,
3
Fv
PFvPFv
PP
F=F
在t3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F3=mg
mg750kg
10N/kg
1
时刻起重装置对“金枪鱼”的拉力:
1
3
=
3
=2500N
所以t
F=
4.解:
(1)F浮=ρ水gV排
=1
×103kg/m3×10N/kg×4×10-2m3=400N
(2)P=FυP1=F1υ绳=2F1υ
P
=F
υ
绳
=2F
υ
2F
22
2
2
2
F
1
F
浮
F浮
F
P
16
①
1=
1=
G1
G2
F2
P2
15
(3)在匀速提升水中物体
M1的过程中,以动滑轮A和物体M1为研究对象,
G
G
甲
乙
图4
受力分析如图
4甲所示;
在匀速提升水中物体
M2的过程中,以动滑轮
B和物体M2为研究对象,受力分析如图4
乙所示。
由图4可知:
2
1
+
F
浮=+1
②
F
GG
2
2
+
F
浮=+2
③
F
GG
G
1-2
=30N
④
G
由②③④得:
1-2=15N
⑤
FF
由①⑤解得:
1=240N
2=225N
F
F
W有
=
W总
2-1=5%
GF浮-GF浮=5%
2F22F1
G
400N-G
400N=5%
2
225N2
240N
G=760N
5
3
﹣33
解:
(1)∵V排=V=6dm=6×10
m,
3
﹣33
∴F浮=ρ水gV排=1000kg/m×10N/kg×6×10m=60N.
(2)h=8dm=,则水对容器底的压强:
p=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×=8×103Pa.
3
﹣2
2
∴F=pS=8×10Pa×10×10
m=800N;
答:
(1)木块受到的浮力是
60N;
(2)放入木块后,容器底部受
到水的压力是800N.
6.
7.
7.解:
(1)根据阿基米德原理,该物体在水中和水银中所受到浮力之比为:
===;
(2)该物体受到重力和在水中和水银中受到的浮力的作用:
∵F1+F2=G;=
∴在水中所受到浮力与物体重力之比为:
=;
(3)∵F1+F2=G
∴
+
=ρ物gV物;
该物体的密度为:
ρ
物=×103kg/m3+××103kg/m3=×103kg/m3;
答:
(1)该物体在水中和水银中所受到浮力之比为
;
(2)该物体在水中所受到浮力与物体重力之比为
;
(3)该物体的密度为×103kg/m3.
8
解:
(1)悬浮时受到的重力等于浮力,如图:
(2)根据ρ=得:
V==
=3×10
3
3
m;
(3)根据基米德原理:
F浮=G排=m排g=3×106kg×10N/kg=3×107N;
(4)悬浮时浮力等于重力:
F浮=G=3×107N;
故答案为:
(1)如上图;
(2)潜艇排开海水的体积是3×103m3;
(3)潜艇所受浮力为3×107N;
(4)潜艇所受重力为3×107N.
9、(6分)
(1)6×108(2分)
(2)增大;3×106;×108(每空1分)
(3)此时密封固管的下表面没有与海水接触,不再受到海水向上的压强,向上的压
力为零,所以密封沉管不会再上浮。
10.解
(1)由ρ=得:
物体A的质量mA=ρAVA=×103kg/m3×20m3=×104kg,则GA=mAg=×104kg×10N/kg=×105N.
∵物体A漂浮于水面上,
∴F浮=GA=×105N.
(2)由F浮=ρ水gV排得:
V排==16m3,
取出的那部分物体的体积
V′=
V
3
3
排=×16m=8m,
由ρ=得质量:
3
3
3
3
m′=ρAV′=×10kg/m
×8m=×10kg,
(3)根据取出的那部分物体的重力
3
4
G′=m′g=×10kg×10N/kg=×10
N.
∵△F=G′=×10
4
N,
∴△p==
=6400Pa.
答:
(1)物体A所受到的浮力是×105N.
(2)取出的那部分物体的质量是×103kg.
(3)待剩余部分再次静止后,容器底部受到压强减小了6400Pa.
11.解:
(1)零件所受的浮力
F浮=G﹣F示=﹣=,
(2)把零件浸没在油中,由
F浮=ρ油gV排得:
V=V排=
=
﹣4
3
=1×10
m;
(3)金属零件的密度ρ=====×103kg/m3;
答:
(1)零件受到的浮力为;
﹣43
(2)金属零件的体积为1×10m;
33
(3)该金属零件的密度为×10kg/m.
(1)物块A受到的浮力;
(2)物块A的密度;
(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).
12.解:
(1)物块A体积为V=()3=,
则V排=V﹣V露=V﹣V=V=×=6×10﹣4m3,
∴F浮=ρ水gV排=1×10
3
3
﹣43
kg/m×10N/kg×6×10
m=6N;
(2)弹簧恰好处于自然状态时没有发生形变
F浮=G,
ρ水gV排=ρ物gV,
ρ物=ρ水=×1×103kg/m3=×103kg/m3;
(3)物块A刚好完全浸没水中
F1=F浮﹣G=ρ水gV﹣ρ物gV=1×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3﹣×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3=4N;
由图乙可知:
此时弹簧伸长了2cm,
假设水面不动(即不加水),弹簧伸长2cm,木块向上运动2cm,水面距底部距离为
20cm+2cm=22cm.
由于将水加至木块A刚好完全浸没水中,水面再升高的高度h′=10cm﹣×10cm=4cm.
∴水面升高的高度△h=22cm+4cm﹣20cm=6cm=.
△p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×=600Pa.
答:
(1)物块A受到的浮力为6N;
33
(2)物块A的密度为×10kg/m;
(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为
600Pa.
13解:
(1)由图乙所示图形学可知,
当石块没有浸入水中时,拉力等于重力,即:
F=G=1400N,
石料的质量:
m石==
=140kg,
当石块全浸入后,拉力等于重力减去浮力,
F浮=G﹣F′=1400N﹣900N=500N;
(2)根据阿基米德原理,F浮=ρ水gV排,得:
V排===5×10﹣2m3,
因为石料完全浸没,石料的体积:
V石=V排=5×10﹣2m3;
(3)石料的密度:
ρ石==
=×10
3
3
kg∕m.
答:
(1)石料浸没水中时受到的浮力为500N;
(2)石料的体积为5×10﹣2m3;
33
(3)石料的密度是×10kg∕m.
14解:
(1)物块静止时,其下表面距水面6cm,说明物体没有全部浸入水中,漂浮在水面上,
根据浮力产生的原因可知,物体受的浮力等于物体下表面受到的压力.
下表面受的压强p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×=600Pa,[来源:
学科网]物体底面积S=10cm×10cm=100cm2=,
∵p=,
∴物体受的浮力F浮=F=pS=600Pa×=6N;
(2)∵冰漂浮于水面上,
∴F浮=ρ水gV排=G冰,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
又∵冰熔化成水后,其质量不变,重力不变,
∴G水=ρ水gV水=G冰,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:
ρ水gV排=ρ水gV水,
∴V排=V水,
即:
冰熔化为水的体积等于冰排开水的体积.
∴冰块全部熔化后,水面高度不会发生变化.
答:
(1)物块受到水的浮力为6N;
(2)冰块全部熔化后,水面高度不会发生变化;冰熔化为水的体积等于冰排开水的体积.
15.解:
(1)∵木块完全浸没,
∴V排=V=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3,
33
﹣3
3
F浮=ρ水gV排=×10kg/m
×10N/kg×1×10
m=10N,
(2)G木=mg=ρVg=×10
3
3
×1×10
﹣33
kg/m
m×10N/kg=6N.
∵F浮=F拉+G,
∴绳子对木块的拉力:
F拉=F浮﹣G=10N﹣6N=4N;
(3)木块漂浮在水面上:
F浮=G木=6N;
浮力是液体对物体上下表面的压力差,所以下表面的压力
下表面的压强p===600Pa
F=F浮=6N,
答
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