初二下册物理压强及浮力计算复习专题含答案.docx
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初二下册物理压强及浮力计算复习专题含答案
压强及浮力计算复习专题
一、
(1)熟记压强浮力的计算公式
(2)学会压强浮力的计算题解题方法
二、压强浮力计算公式
1、压强的计算公式
P=_______(使用于所有压强)
P=_______(适用于液体压强和密度均匀的柱体对水平面的压强)
2.计算浮力的公式有:
阿基米德原理求浮力:
F浮=G排=ρ液V排g(知道物体排开液体的质量或体积或密度)
称量法求浮力:
F浮=G-F(适用于知道物重和弹簧测力计的示数)
平衡法求浮力:
F浮=G物(适用于漂浮和悬浮的物体)
压力差法求浮力:
F浮=F向上--F向下
巩固练习
1.在一“抗洪救险”中,一名受灾群众找到一张总体积为0.3m3的长方体塑料泡沫床垫来自救。
将其放入水中时,床垫有1/5体积浸没在水中,求:
(1)此时床垫受到的浮力是多大?
(2)此塑料泡沫床垫的密度是多少?
分析:
(1)先求床垫浸没在水中的体积,也就是V排,再利用F浮=ρ水V排g就能求出床垫受到的浮力;
(2)由物体漂浮在液体中时的特点,结合浮力的大小得到物体的重力,利用G物=ρ物V物g求出物体的重力.
解:
(1)床垫浸没在水中的体积:
V排=
V物=
×0.3m3=0.06m3
床垫受到的浮力:
F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×0.06m3×10N/kg=600N;
(2)据物体的浮沉条件,当物体漂浮在水面上时:
G物=F浮
由G物=ρ物V物g可得:
ρ物V物g=600N
即:
ρ物×0.3m3×10N/kg=600N
∴床垫的密度是:
p物=0.2×103kg/m3
2、某物体悬浮在煤油中,受到的浮力为160牛,求
(1)物体的体积?
(2)若将此物体放入水中,它露出水面的体积为多大?
(煤油密度为0.8×103kg/m3)
分析:
(1)物体悬浮在煤油中,说明完全浸没,排开煤油的体积就等于自身的体积,已知物体的浮力和煤油的密度,根据公式V排=
可求物体的体积;
(2)此物体放入水中,受到的浮力大小不变,根据公式V排水=
可求排开水的体积,根据总体积可求露出水面的体积.
解:
(1)物体的体积V=V排=
=
=0.02m3;
(2)排开水的体积V排水=
=
=0.016m3;
所以它露出水面的体积为V露=V-V排水=0.02m3-0.016m3=0.004m3.
3、一质量为100克的物体,放入装满水的杯子中,溢出了40克水,求
(1)该物体所受的浮力;
(2)该物体的密度是多少?
分析:
(1)知道溢出水的质量,即物体排开水的质量,利用阿基米德原理求物体受到的浮力;
(2)知道物体的质量,求出物体重,和物体受到的浮力比较确定物体所处的状态,进而求出物体的体积,再利用密度公式求物体的密度.
解:
(1)由题知:
m排=m溢=40g=0.04kg,
物体受到的浮力:
F浮=G排=m排g=0.04kg×9.8N/kg=0.392N;
(2)物体的重力:
G=mg=0.1kg×9.8N/kg=0.98N,
∵F浮<G,∴物体沉入水底,
∵F浮=ρ水V排g,∴物体排开水的体积:
V排=
=
=4×10-5m3,
物体的体积:
V=V排=4×10-5m3,
物体的密度:
ρ=
=
=2.5×103kg/m3.
4、把一密度为0.6×103kg/m3体积为100cm3的木块轻轻地放入一装满水的木桶中,求:
(1)木块受到的浮力
(2)木块露出水面的体积;(3)溢出水的质量。
分析:
知道木块的密度和体积可以求木块的质量,由于木块漂浮水面,可以根据漂浮条件和阿基米德原理求浮力及排开水的体积.
解:
木块的质量:
m=ρV=0.6g/cm3×100cm3=60g=0.06kg
木块受重力:
G木=mg=0.6kg×10N/kg=0.6N
∵木块漂浮,
∴木块在水面上受浮力:
F浮=G木=0.6N
∵F浮=ρ水V排g=0.6N
∴V排=
=
=6×10-5m3=60cm3.
溢出水的质量m=ρ水V排=1×103kg/m3×6×10-5m3
5、密度为0.9×103kg/m3质量为8.1千克石蜡,
(1)放入水中,石蜡受到的浮力多大?
(2)若放入密度为0.8×103kg/m3煤油中,浮力是多少?
分析:
(1)已知石蜡的质量,根据公式G=mg可求石蜡的重力,石蜡在水中漂浮,受到的浮力等于自身的重力;
(2)石蜡的密度大于煤油的密度,所以在煤油中会下沉,根据公式V=
求出石蜡的体积,再利用公式F浮=ρ煤油gV排求出受到的浮力.
解:
(1)石蜡的重力G=mg=8.1kg×10N/kg=81N;漂浮在水中,受到的浮力等于自身的重力,为81N;
(2)石蜡的体积V=
=
=9×10-3m3;
浮力F浮=ρ煤油gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×=9×10-3m3=72N.
6、把质量是270g的铝块挂在弹簧秤的挂钩下面,并把铝块浸没在水中,问:
(1)铝块受到的浮力多大?
(2)弹簧秤的示数是多大?
(铝的密度是2.7×103kg/m3)。
分析:
(1)知道铝块的质量和铝的密度,利用公式V=
求铝块的体积(浸没水中排开水的体积),再利用公式F浮=ρ水V排g求铝块受到的浮力;
(2)利用G=mg求铝块的重力,利用G=F浮+F示求弹簧秤的示数.
解:
(1)铝块的质量m=270g=0.27kg,
∵ρ=
,
∴铝块的体积:
V=
=
=1×10-4m3;
∵铝块浸没在水中,
∴V排=V=2.7×10-4m3,
铝块受到的浮力:
F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×1×10-4m3×10N/kg=1N;
(2)铝块的重力:
G=mg=0.27kg×10N/kg=2.7N,
∵G=F浮+F示,
∴弹簧秤的示数:
F示=G-F浮=2.7N-1N=1.7N.
7、在空气中用弹簧秤称某石块所受重力为5牛;浸没在水中称量,弹簧秤的示数为2牛;浸没在另一种液体中称量,弹簧秤的示数为1.4牛,求这种液体的密度。
分析:
首先利用称重法可得出石块浸没在水中所受到的浮力大小,通过浮力的公式可进一步求出石块的排水体积,也就是石块自身的体积;再利用同样的方法可得出石块浸没在另一种液体中所受浮力的大小,知道浮力和石块的体积,同样利用浮力的公式变形,可进一步求出这种液体的密度.
解:
①石块浸没在水中时所受到的浮力:
F浮水=G-F拉水=5N-2N=3N;
②∵F浮=ρgV排,
∴V石=V排=
=
=3×10-4m3;
③石块浸没在另一种液体中所受的浮力:
F浮液=G-F拉液=5N-1.4N=3.6N;
④∵F浮=ρgV排,
∴ρ液=
=
=1.2×103kg/m3.
8、在空气中用弹簧测力计测得某石块重5N;浸没在水中称量,弹簧测力计的示数为2N.
求:
(1)该石块受到的浮力;
(2)石块的体积;(3)该石块的密度(取g=10N/kg).
分析:
(1)已知物体在空气中的重力和浸没在水中受到的拉力,利用称重法可以得到浮力;
(2)已知物体浸没在水中受到的浮力,利用公式V=V排=
得到物体的体积;
(3)已知物体的重力,可以得到质量;已知质量和体积,利用公式ρ=
得到密度.
解:
(1)物体受到的浮力为F浮=G-F=5N-2N=3N;
(2)物体的体积为V=V排=
=
=3×10-4m3;
(3)物体的质量为m=
=
=0.5kg
物体的密度为ρ=
=
≈1.67×103kg/m3.
9、如图所示,容器中装有水,放在水平桌面上.水中有一个木块被细线系着,已知水重200N,水深为0.5m,木块的体积为4dm3,木块的密度为 0.6×103 kg/m3,试求:
(1)水对容器底面的压强是多少?
(2)绳子对木块的拉力?
(3)若绳子断了,最终木块漂浮在水面上时,所受的浮力为多大?
(4)若容器重为10N,容器与桌面的接触面积为100cm2,当绳子断了,最终木块漂浮在水面上时,求容器对桌面的压强为多大?
分析:
(1)已知水的深度,利用液体压强公式求水对容器底面的压强;
(2)已知木块体积(排开水的体积),利用阿基米德原理求所受浮力,木块受浮力等于拉力加上重力,据此求绳子对木块的拉力;
(3)木块漂浮,浮力等于木块重力;
(4)绳子断和断之前,容器对桌面的压力不变等于容器重、水重和木块重之和,受力面积不变,所以桌面受到的压强不变,求出容器、水和木块总重,进而求出对桌面的压力,再利用压强公式求对桌面的压强.
解:
(1)水对容器底面的压强:
p=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×0.5m=5000Pa;
(2)∵木块完全浸没,∴V排=V=4dm3=4×10-3m3,
F浮=ρ水gV排=1000kg/m3×10N/kg×4×10-3m3=40N.
G木=mg=ρVg=0.6×103kg/m3×4×10-3m3×10N/kg=24N.
∵F浮=F拉+G,∴绳子对木块的拉力:
F拉=F浮-G=40N-24N=16N;
(3)木块漂浮在水面上:
F浮=G木=24N;
(4)绳子断和断之前,容器对桌面的压力不变,
F=G容器+G水+G木=10N+200N+24N=234N,S=100cm2=0.01m2,
桌面受到的压强:
p′=
=
=2.34×104Pa.
10、用一弹簧测力计挂着一实心圆柱体,圆柱体的底面刚好与水面接触(未浸入水)如图甲,然后将其逐渐浸入水中,如图乙是弹簧测力计示数随柱体逐渐浸入水中的深度变化情况,求:
(g取10N/kg)
(1)圆柱体的重力?
(2)圆柱体受的最大浮力?
(3)圆柱体的密度?
(4)圆柱体浸没且上表面距离水面8cm时下表面受到的液体压强?
分析:
(1)弹簧测力计的示数为圆柱体重;
(2)由F-h图象可知,当h=0(圆柱体没有浸入水),弹簧测力计的示数为圆柱体重;当h≥12cm(圆柱体全浸入水),弹簧测力计的示数加上圆柱体受到的水的浮力等于圆柱体重;据此求出圆柱体受的浮力(最大浮力).
(3)上面求出了圆柱体重,利用重力公式求出圆柱体的质量;求出了球全浸入时受到的浮力,利用阿基米德原理求圆柱体的体积(排开水的体积),再利用密度公式求圆柱体的密度.
(4)由图知,圆柱体刚浸没时下表面所处的深度为12cm,再加上上表面距离水面8cm,然后根据液体压强公式求此时圆柱体下表面受到的水的压强.
解:
(1)由图可知,圆柱体重G=2N,
(2)∵当圆柱体全浸入时,弹簧测力计的示数F′=1.4N,
∴圆柱体受到的最大浮力(全浸入时):
F浮=G-F′=2N-1.4N=0.6N;
(3)圆柱体的质量:
m=
=
=0.2kg
∵圆柱体全浸入时圆柱体受到的浮力:
F浮=ρ水gv排=ρ水gV,
∴圆柱体的体积:
V=
=
=6×10-5m3,
∴ρ物=
=
=3.3×103kg/m3.
(4)由图知,圆柱体刚浸没时下表面所处的深度:
h1=12cm=0.12m,h2=8cm=0.08m,h=h1+h2=0.12m+0.08m=0.2m
圆柱体浸没且上表面距离水面8cm时下表面受到的液体压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
11、如图所示,玻璃容器底面积是40cm2,内盛500mL酒精,深度为10cm,容器置于面积为20dm2的水平桌面上.酒精密度为0.8g/cm3,容器重不计.(取g=10N/kg)求:
(1)酒精对容器底的压力.
(2)容器对桌面的压强
分析:
(1)已知酒精的深度,根据公式P=ρgh可求酒精对容器底部的压强,再利用公式F=PS可求酒精对容器底的压力.
(2)容器对桌面的压力等于容器和酒精的重力,根据公式m=ρV可求酒精的质量,进一步求出酒精的重力,根据公式P=
求出容器对桌面的压强.
解:
(1)酒精对容器底部的压强P1=ρgh=800kg/m3×10N/kg×0.1m=800Pa;
酒精对容器底的压力F1=P1S容=800Pa×40×10-4m2=3.2N.
(2)容器对桌面的压力F=G=mg=ρVg=800kg/m3×10N/kg×500×10-6m3=4N,
容器对桌面的压强P=
=
=1000Pa.
12、如图所示,铁桶自重20N,桶的底面积为200cm2,往桶里倒入80N的水,水的深度25cm,平放在面积为1m2的水平地面上,求:
(1)水对桶底的压强是多少?
(2)桶底受到水的压力是多少?
(3)水平地面受到桶的压强是多少?
(g=10N/Kg)
分析:
(1)已知水的密度和深度,利用公式P=ρgh计算水对筒底的压强;
(2)已知水对筒底的压强和筒底面积,利用公式F=PS得到水对筒底的压力;
(3)筒对水平面的压力等于筒重与水重之和;已知筒底面积,利用公式P=
得到筒对水平地面的压强.
解:
(1)水对筒底的压强:
P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.25m=2.5×103Pa;
(2)∵P=
∴水对筒底的压力:
F=PS=2.5×103Pa×200×10-4m2=50N;
(3)水平地面受到的压力:
F=G1+G2=20N+80N=100N,
桌面受到的压强:
P=
=
=5000Pa.
13、如图所示,质量0.4千克的容器中,盛有体积为5×10-3米3的水,容器内水深为0.2米,容器与水平桌面的接触面积为1.5×10-2米2. 求:
(1)容器内水的质量;
(2)容器底受到水的压强;
(3)水平桌面受到容器的压强.
分析:
(1)质量可通过密度的公式ρ=
变形求出,m=ρV;
(2)运用液体压强公式p=ρgh,可求压强;
(3)根据F=G求出压力,再根据p=
,可求桌面受压强.
解:
(1)由ρ=
变形可得,m=ρV=1000kg/m3×5×10-3m3=5kg;
(2)容器内水深为h=0.2m;容器底受到水的压强为p=ρgh=1000kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1960Pa,
(3)容器和水的总重力为G=mg=(0.4kg+5kg)×9.8N/kg=52.92N;
水平桌面受到容器的压力为F=G=52.92N;压强为p=
=
=3528Pa;
14、某飞艇的体积是1.5×103m3,载重量是9×103N时,在空中静止不动,空气的密度是1.29kg/m3,求:
(1)飞艇受到的浮力大小。
(2)飞艇自身受到的重力大小
分析:
(1)知道飞艇的体积,即排开空气的体积,知道空气的密度,利用阿基米德原理求飞艇受到空气的浮力;
(2)在空中静止不动,飞艇受到的浮力等于飞艇的重力加上飞艇载重,据此求出飞艇自身受到的重力大小.
解:
(1)飞艇在空气中所受浮力为:
F浮=ρ空气gV排=1.29kg/m3×1.5×103m3×10N/kg=1.935×104N;
(2)∵在空中静止不动,∴F浮=G飞艇+G载重
∴G飞艇=F浮-G载重=1.935×104N-9×103N=1.035×104N.
15、如图所示,容器底部用一根细绳拉住一木球,使木球全部浸入水中,已知木球的密度是水的密度的3/5,木球体积为0.15米3,求:
(1)水对球的浮力有多大?
(2)绳对球的拉力有多大?
(3)若细绳剪断后,小球静止时,露出水面的体积是多大?
分析:
(1)知道木球的体积(浸没水中排开水的体积),再利用公式F浮=ρ水V排g求木球浸没水中受到的浮力;
(2)求出木球的密度,利用G=mg=ρVg求木球的重力,利用G+F拉=F浮求绳对木球的拉力;
(3)木球静止时漂浮,根据漂浮条件求木球受到的浮力,再利用F浮=ρ水V排g求此时排开水的体积,知道木球的体积,可求露出水面的体积.
解:
(1)∵木球浸没在水中,
∴V排=V=0.15m3,
木球受到的浮力:
F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×0.15m3×10N/kg=1500N;
(2)木球的密度:
ρ木=
ρ水=
×1×103kg/m3=0.6×103kg/m3,
木球的重力:
G=mg=ρ木Vg=0.6×103kg/m3×0.15m3×10N/kg=900N,
∵G+F拉=F浮,
∴绳对木球的拉力:
F拉=F浮-G=1500N-900N=600N;
(3)木球静止时漂浮,木球受到的浮力:
F浮′=G=900N,
∵F浮=ρ水V排g,此时排开水的体积:
V排′=
=
=0.09m3,
露出水面的体积:
V露=V-V排=0.15m3-0.09m3=0.06m3.
16、一个不规则的实心物体,质量为88g,放入装满水的烧杯中,沉入底部,排开0.8N的水,然后向烧杯中加盐并搅拌,直到物体悬浮为止,取g=10N/kg,求:
(1)物体在水中所受的浮力.
(2)物体的体积.
(3)物体悬浮食盐水的密度.
分析:
(1)根据阿基米德原理,物体受到的浮力等于物体排开的水的重力;
(2)利用公式F=ρ液gV排,可求出物体的体积;
(3)当物体悬浮时,盐水的密度等于物体的密度
解:
(1)根据阿基米德原理可知物体受到的浮力F浮=G排=0.8N
(2)∵F=ρ液gV排,∴物体排开的水的体积V排=
=
=8×10-5m3
浸没时V物=V排=8×10-5m3
(3)因为物体悬浮,所以ρ盐水=ρ物=
=
=1.1×103kg/m3.
17、一根木头重为1600N,体积为0.2m3,漂浮在水面上,g取10N/kg.求:
(1)木头的质量;
(2)木头的密度;(3)木头受到的浮力.
分析:
(1)根据公式G=mg可求质量.
(2)已知质量和体积,根据公式
可求密度.
(3)木头漂浮,浮力等于自身重力.
解:
(1)质量
.
(2)木头密度
(3)木头所受浮力F浮=G=1600N.
18、油罐里装着4.8米深的煤油,在罐壁上有2厘米2的小孔,用塞于塞着,塞子中心距罐底0.3米,(煤油的密度是0.8×103千克/米3)如图所示。
求:
(1)煤油对容器底部的压强;
(2)煤油对塞子中心的压强。
(3)煤油对塞子的压力.
分析:
(1)知道煤油深度和煤油的密度,利用液体压强公式计算煤油对容器底部的压强;
(2)求出塞子所处深度和煤油的密度,利用液体压强公式计算煤油对塞子的压强;
(3)又知道塞子(小孔)的面积,利用F=ps计算煤油对塞子的压力.
解:
(1)煤油对容器底部的压强:
p=ρgh=0.8×103kg/m3×10N/kg×4.8m=3.84×104Pa;
(2)塞子所处深度:
h′=4.8m-0.3m=4.5m,
煤油对塞子的压强:
p′=ρgh′=0.8×103kg/m3×10N/kg×4.5m=3.6×104Pa;
(3)s=2cm2=2×10-4m2,
煤油对塞子的压力:
F=p′s=3.6×104Pa×2×10-4m2=7.2N.
19、如图所示,置于水平桌面上的容器装有某种液体。
液体的体积为2.0×10-3m3,液体的深为0.5m,若容器重为20N、底面积为2.0×10-3m2,容器底受到液体的压强为5.0×103pa。
求:
(1)液体的密度。
(2)距容器底高为0.2m处A点的液体压强。
(3)这个装着液体的容器对桌面的压强。
(4)液体对容器底的压力。
分析:
(1)已知容器底受到液体的压强和液体的深度,根据公式P=ρgh可求液体的密度.
(2)已知液体的深度,可求A点距离液面的距离,根据公式P=ρgh可求A点的液体压强.
(3)装着液体的容器对桌面的压力等于液体和容器的重力之和,液体的质量根据公式m=ρV可求,进一步求出重力,根据公式P=
求出这个装着液体的容器对桌面的压强.
(4)已知液体对容器底部的压强,根据公式F=PS可求液体对容器底的压力.
解:
(1)液体的密度ρ=
=
=1000kg/m3.
(2)A点距离液面的距离hA=0.5m-0.2m=0.3m,
A点的液体压强PA=ρghA=1000kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa.
(3)液体的重力G=mg=ρVg=1000kg/m3×2.0×10-3m3×10N/kg=20N,
所以这个装着液体的容器对桌面的压强P1=
=
=2×104Pa.
(4)液体对容器底的压力F=PS=5.0×103pa×2.0×10-3m2=10N.
20、小明将一块冰放到一杯冷水中,他测出某时刻冰块露出水面的体积是1.0×10-6m3,占整个冰块体积的十分之一,同时测出了杯中水的深度为0.15m。
求:
(1)水对杯子底部的压强;
(2)此时冰块受到的浮力;
(3)冰块的密度。
(g取10N/kg、ρ水=1.0×103kg/m3)
分析:
(1)知道水深和水的密度,利用液体压强公式求水对杯子底部的压强;
(2)求出浸在水中的体积,利用阿基米德原理求冰块受到的浮力;
(3)知道冰块受到的浮力,利用漂浮条件求冰块重,再利用重力公式求冰块的质量;求出冰块的体积就可以利用密度公式求冰块的密度.
解:
(1)水对杯子底部的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1.5×103Pa;
(2)由题知:
v排=9×1.0×10-6m3=9×10-6m3,
冰块受到的浮力:
F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×9×10-6m3×10N/kg=9×10-2N;
(3)∵冰块漂浮,
∴F浮=G=mg,
∴冰块的质量:
m=
,
冰块的体积:
v=10×1.0×10-6m3=1×10-5m3,
.
21、将边长是10cm的实心立方体木块轻轻地放入盛满水的大水槽内.待木块静止时,从水槽中溢出了600g水,g取10N/kg,求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块排开水的体积;
(3)木块的体积
(4)木块露出水面的体积;
(5)木块受到的重力;
(6)木块的质量;
(7)木块的密度.
分析:
(1)知道溢出(排开)水的质量,利用阿基米德原理求木块受到的浮力;
(2)求出了木块受到的浮力,利用阿基米德原理的变形公式求木块排开水的体积;
(3)知道边长,利用立方体的体积公式求木块的体积;
(4)木块露出水面的体积等于木块的体积减去浸入水的体积(排开水的体积);
(5)求出了浮力,利用物体的漂浮条件求木块重;
(6)求出了木块重,利用重力公式求木块的质量;
(7)求出了木块的质量、体积,利用密度公式求木块的密度.
解:
(1)木块受到的浮力:
F浮=G排=m排g=0.6kg×10N/kg=6N;
(2)∵F浮=ρ水V排g,
∴木块排开水的体积:
V排=
=
=6×10-4m3;
(3)木块的体积:
V=L3=(0.1m)3=0.001m3;
(4)木块露出水面的体积:
V露=V-V排=0.001m3-6×10-4m3=4×10-4m3;
(5)∵木块漂浮,∴木块重力:
G木=F浮=6N,
(6)∵G=mg,∴木块的质量:
m木=
=
=0.6kg,
(7)木块的密度:
ρ木=
=
=0.6×103kg/m3;
22、如图所示圆柱形容器的底面积是6×10-2m2,容器中盛有0.2m深的水.把体积为2.6×10-3m3的木块放入水中,木块静止时浸入水中的体积是1.56×10-3 m3.求:
(1)木块受到的浮力.
(2)木块的质量和密度.
(3)放入木块后,水对容器底部的压强.
分析:
(1)知道木块浸入水中的体积(排开水的体积),利用阿基米德原理的推导公式F浮=ρgV排求木块受到的浮力;
(2)求出了木块受到的浮力,知道木块漂浮,利用漂浮条件求木块重,再利用重力公式求木块的质量;又知道木块的体积,利用密度公式求木块的密度;
(3)已知排开水的体积和圆柱形容器的底面积,根据V=Sh求出放入木块后水