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初中物理压强计算题[难题解析] (42)

来源:九壹网
初中物理压强计算题-精选解析42

1. 如图所示,重力为G0的物体A放在水平桌面上,物体A的密度为ρ0,旁边放置有

一个底面积为S、内装有某液体的圆柱形容器(容器壁厚忽略不计),容器重力为G,容器中液体深为h,当用外力使物体A刚好浸没在液体中时(液体未溢出,A也没有接触到容器底部),液体对容器底压强的变化量为ΔP,求:

(1)容器中液体的密度;

(2)当用外力使A刚好浸没在液体中且保持静止,则此时容器对桌面的压强。

2. 我国自主研发的“蛟龙号”载人潜水器(如图甲)多次下潜到7000m海底,深海潜

水器是用增加和抛弃压载铁的办法来改变所受重力来实现浮沉。

(1)若“蛟龙号”到达7000m深的海底世界,海水对“蛟龙号”外壳的压强约为7×107Pa,则潜水器的一个面积为300cm2观测孔受到海水的压力约为多大? (2)正在水中匀速直线下潜的“蛟龙号”潜水器的总质量为22t,在水中抛弃4000N的重物后潜水器以同样的速度匀速直线上浮,潜水艇的外壳及体积不发生改变,所受海水的阻力不变,请你估算潜水器的体积约为多大?(海水的密度近似取1.0×103kg/m3,g=10N/kg)。

(3)如图乙为某专业区内海水的密度σ(单位体积内含盐量)随海水垂直深度h变化的图线,海水密度的垂直分布主要是由盐度决定,其他因素的影响可忽略。装载着潜水器的轮船在作业区域,将潜水器用钢缆吊起浸没水中悬停在水中时,松开钢缆,潜水器刚好匀速下沉,则下沉过程中,潜水器速度最大位置为______(选填“A”“B”“C”“D”),此位置潜水器受到的力是______(选填“平衡力”“非平衡力”)。

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3. 履带拖拉机对地面的压强约为3×104pa,一台质量为6000kg的履

带拖拉机,它每条履带与地面的接触面积是多大?(g=10N/kg)

4. 如图所示,置于水平地面的薄壁容器上面部分为正方体形状,边长l1=4cm,下面部

分也为正方体形状,边长l2=6cm,容器总质量m1=50g。容器内用细线悬挂的物体为不吸水的实心长方体,底面积S物=9cm2,下表面与容器底面距离l3=2cm,上表面与容器口距离l4=1cm,物体质量m2=56.7g。现往容器内加水,设水的质量为M,

103kg/m3,g=10N/kg。 已知ρ水=1.0×

(1)当M=58g时,水面还没有到达物体的下表面,求此时容器对水平地面的压强;

(2)当M=194g时,求水对容器底部的压力; (3)当M=194g时,求水对容器底部的压强;

(4)当M=194g时,用图所示的杠杆将物体拉住,OA=3OB,求:在左端需加的竖直向下的力的大小。

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5. 如图所示,在水平地面上有同种材料ρ制成的正方体,

它们的高度分别为为2h和3h,

103千克/米3,h为0.05米时,求:(1)若甲的密度为2×

甲对地面的压强P甲。

(2)若乙沿竖直方向切割一部分叠放在甲正上方,此时甲、乙对地面的压强相等,求:乙正方体切去的厚度△h。

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【答案和解析】

1.答案:解:

(1);

; (2); ;

答:(1)容器中液体的密度为 (2)当用外力使A刚好浸没在液体中且保持静止,则此时容器对桌面的压强为

解析:本题考查密度、重力公式和压强公式的运用及阿基米德原理、二力平衡、力的相互性的运用等,综合性较强,难度较大,关键是知道容器对桌面的压力等于容器、液体、物体的总重力与施加的外力之和。

(1)利用ρ=求出物体的体积;再有V=sh求出深度的变化量;根据P=ρgh求出液体的密度;

(2)已知液体的密度,根据G=mg求出液体的重力;根据题意可知,A的重力与施加的外力之和与受到浮力为一对平衡力,据此求出A的重力与施加的外力之和;容器对桌面的压力等于容器、液体、物体的总重力与施加的外力之和,根据p=对桌面的压强。 2.答案:C 平衡力

求故整个容器

解析:解:(1)观察孔的面积S=300cm2=0.03m2,

107Pa×0.03m2=2.1×106N。 由p=可得,海水对观测孔的压力约为:F=pS=7×

(2)“蛟龙号”匀速下潜时,所受的阻力与浮力均不变,可得:

匀速下沉时:G总=F浮+f; ①

在水中抛弃4000N的重物后匀速上升时:G总-4000N=F浮-f ②

103kg×10N/kg-2000N=2.18×105N 由①②可得:F浮=G总-2000N=22×则潜水器的体积:V===21.8 m3;

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(3)由图可知,潜水器用钢缆吊起浸没水中悬停在水中时,松开钢缆,潜水器刚好匀速下沉,此时受到水的阻力而速度减小,C点时的海水的密度与A点相同,即又做匀速运动,此时速度最大,受到平衡力的作用。

106N; 答:(1)观测孔受到海水的压力约为2.1×

(2)潜水器的体积约为21.8 m3; (3)C;平衡力。

(1)由F=pS求海水对观测孔的压力;

(2)对“蛟龙号”受力分析,由平衡条件及阿基米德原理求潜水器的体积; (3)根据图象,对“蛟龙号”进行不同点的受力分析,据此解题。 本题考查了压强与浮力的计算,关键是要进行受力分析。

3.答案:解:履带拖拉机对水平地面的压力为:F=G=mg=6000kg×10N/kg=6×104N, 地面的受力面积为:S===2m2。

拖拉机有两条履带,所以每条履带与地面的接触面积1m2。 答:每条履带与地面的接触面积1m2。

解析:根据G=mg求出履带拖拉机的重力,履带拖拉机在水平地面上,对水平地面的压力等于拖拉机的重力。

知道压强和压力,根据S=求出总面积,求出总面积,求出每条履带与地面的接触面积。 履带拖拉机在水平地面上,对地面的压力大小等于拖拉机的重力大小,但是压力不是重力,因为它们大小相同,方向相同,但是力的作用点不同。

4.答案:解:(1)当M=58g时,水面还没有到达物体的下表面, 此时容器和水的总质量:

m总=M+m1=58g+50g=108g=0.108kg, 此时容器对水平地面的压力: F=G总=m总g=0.108kg×10N/kg=1.08N, 容器的底面积:

S2=l22=(6cm)2=36cm2=3.6×10-3m2, 此时容器对水平地面的压强: p===300Pa;

(2)(3)由ρ=可得,当M=194g时水的体积: V水===194cm3,

假设物体不漂浮,容器下方正方体能够注水的体积: V下=V2-S物(l2-l3)=(6cm)3-9cm2×(6cm-2cm)=180cm3, 容器中上方正方体中水的体积: V上=V水-V下=194cm3-180cm3=14cm3, 容器中上方正方体中水的深度: h上===2cm,

此时物体浸入水中的深度:

h浸=l2-l3+h上=6cm-2cm+2cm=6cm, 此时物体排开水的体积: V排=S物h浸=9cm2×6cm=54cm3=5.4×10-5m3, 此时物体受到的浮力:

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F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/cm3×10N/kg×5.4×10-5m3=0.54N, 物体的重力: G2=m2g=56.7×10-3kg×10N/kg=0.567N,

因F浮<G2可知,物体不会漂浮,假设正确, 则容器内水的深度:

h=l2+h上=6cm+2cm=8cm=0.08m,

水对容器底部的压强: p′=ρ水gh=1.0×103kg/cm3×10N/kg×0.08m=800Pa, 水对容器底的压力: F=pS2=800Pa×3.6×10-3m2=2.88N; (4)图甲中绳子的拉力:

F拉=G-F浮=0.567N-0.54N=0.027N,

用图所示的杠杆将物体拉住时,由杠杆的平衡条件可得: F拉•OB=FA•OA,

则在左端需加的竖直向下的力: FA=F拉=×0.027N=0.009N。

答:(1)当M=58g时,水面还没有到达物体的下表面,此时容器对水平地面的压强为

300Pa;

(2)当M=194g时,水对容器底部的压力为2.88N; (3)当M=194g时,求水对容器底部的压强为800Pa; (4)当M=194g时,用图所示的杠杆将物体拉住,在左端需加的竖直向下的力为0.009N。

解析:(1)当M=58g时,水面还没有到达物体的下表面,此时容器对水平地面的压力等于容器和水的总重力,根据F=G=mg求出其大小,根据p=求出此时容器对水平地面的压强;

(2)(3)根据ρ=求出当M=194g时水的体积,假设物体不漂浮,根据V=Sh求出容器下方正方体能够注水的体积,然后得出容器中上方正方体中水的体积,进一步求出此时物体浸入水中的深度,根据阿基米德原理求出此时物体受到的浮力,根据G=mg求出物体的重力,比较浮力和重力关系判断出物体不会漂浮,假设正确,然后求出容器内水的深度,利用p=ρgh求出水对容器底部的压强,再利用F=pS求出水对容器底的压力; (4)图甲中绳子的拉力等于物体的重力减去受到的浮力,用图所示的杠杆将物体拉住时,根据杠杆的平衡条件求出在左端需加的竖直向下的力。

本题考查了重力公式和压强定义式、液体压强公式、阿基米德原理、物体浮沉条件、杠杆平衡条件的应用等,正确的得出容器内水的深度和物体的状态是关键。

5.答案:解:(1)甲对地面的压强P甲======ρ甲

gh=2×103kg/m3×9.8N/kg×2×0.05m=1960Pa;

(2)由“乙沿竖直方向切割一部分叠放在甲正上方,此时甲、乙对地面的压强相等”可知, =P乙,=ρgh乙,

=ρgh乙,

则=ρg3h,

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解得△h=h。

答:(1)甲对地面的压强P甲为1960Pa; (2)乙正方体切去的厚度△h为h。

解析:(1)对于粗细均匀的固体,其产生的压强p======ρgh,故可利用

液体的压强公式p=ρgh来处理此类问题。

(2)乙沿竖直方向切割一部分叠放在甲正上方,甲对地面的压力等于甲、乙切割一部分的重力之和,根据公式p=求出此时对地面的压强,此时甲、乙对地面的压强相等,列出等式,即可求得乙正方体切去的厚度△h。

本题考查压强的大小之比,关键是压强公式及其变形的灵活运用,要知道在水平面上物体对地面的压力等于物体自身的重力

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