浮力计算题(较难)

1、浮力培优姓名：1、一带阀门的圆柱形容器，底面积是200cm2，装有12cm深的水，正方体M边长为10cm，重20N,用细绳悬挂放入水2中，有§的体积露出水面，如图所示，试求：（1）正方体M的密度；（2）正方体M受到的浮力以及此时水对容器底部的压强；（3）若从图示状态开始，通过阀门K缓慢放水，当容器中水面下降了2cm时，细绳刚好被拉断，则细绳能承受的最大拉力是多少？（g取10N/Kg，水的密度为1.0X103Kg/m3）.2、图是某车站厕所的自动冲水装置，圆柱体浮筒A的底面积为400cm2，高为0.2m，盖片B的面积为60cm2（盖片B的质量，厚度不计）。连接AB是长为0.3m，体积和

2、质量都不计的硬杆。当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时，盖片B被撇开，水通过排水管流出冲洗厕所。（已知水的密度为1X103kg/m3,g=10N/kg）请解答下列问题：（1）当水箱的水刚好浸没浮筒A时，水对盖片B的压力是多少？（2）浮筒A的重力是多少？（3）水箱中水多深时盖片B又自动关上?3、1999年3月20日，人类首次利用热气球环球飞行现今乘热气球飞行已成为人们喜爱的一种航空体育运动如图是某型号热气球的结构示意图，该气球的重心近似认为在喷火器处.从地面升空时，点燃喷火器，将空气加热后从气囊底部开口处充入气囊，气球所受的浮力可适用阿基米德原理.热气球还有一根伞阀拉绳，用于打开气囊顶部的伞阀，驾驶员

3、拉动相连的细绳时，可以从气囊中排出一部分空气来降低内部气温，这会使气球减缓攀升速度.如果驾驶员开启该阀的时间足够长，气球将下降.(g=10N/kg)(1) 气球可以飘在空中，是因为气球里充的是密度(填“小于”或“等于”或“大于”)周围空气的气体请在图中画出气球在空中悬停时所受浮力和总重力的示意图.(2) 若空气的密度为1.29kg/m3,气球的体积为1500m3，则该气球所受的浮力为多少？(3) 这个热气球在空中从海拔200m匀速上升到海拔380m用时2分钟，则它上升的速度是多少？已知气球在上升或下降时均要受到空气的阻力，并且该气球上升时所受阻力f与速度v的关系如表所示：v(m/s)0.511

4、.522.53f(N)5002000450080001250018000则气球自身的总质量为多少?-1»-誉工Bt4、小明的父亲为了解决全家人夏季淋浴问题，想自己动手:作一个太阳淋浴器，他买来了一个圆柱形金属桶，一个压力传感开关，两个圆柱体以及细线若干。初步设计如图13所示，其中A、B两个圆柱体通过细绳与压力传感开关相连。己知：圆柱形金属桶的底面积S=0.5m2,高h=50cm;压力传感开关的作用是当它受到竖直向下的拉力达到10N时l1闭合，通过控制水泵从进水口向桶内注水，当拉力等于4N时断开，水泵停止向桶内注水:两个圆柱体的底面积S=402cm2，高h=12cm，每个圆柱体重G=6

5、N。要求当水桶内储水量达200L时停止注水，当储水量剩余40L时开始注水。2请你帮助小明的父亲在其初步设计的基础上，求出满足上述要求的两段细线的长度。（压力传感开关与金属桶间的距离、细绳质量与体积、计算储水量时圆柱体排水体积忽略不计）溢水口：:=进水口上出水口関135、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6X107kg（海水密

6、度取1.0X103kg/m3,g取10N/kg）屋底3（1）漂浮在海面上的密封沉管，在灌水前受到的浮力F广N.浮（2）在对密封沉管灌水使其下沉到海底的过程中，其下表面受到海水的压强大小将变大（选填“变小”、“不变”或”变大”），沉管所受的浮力将（在A、B、C、D中选择）A、先变大后变小B、先变大后不变C、先不变后变大D、先变小后变大（3）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.6、一个圆柱形容器放在水平桌面上，如图甲所示，容器中立放着一个均匀实心圆柱体M。现慢慢向容器中加水，加入的水对容器底的压强P水与所加水的质量m的关系如图丙所示，在整

7、个过程中无水溢出，M的底面始终与容器中的水面平行。当加入的水等于3kg时，物体M刚好漂浮且露出水面的高度为4cm,如图乙所示（已知P水=1.0X10kg/m3）。求：（1）圆柱体M刚好漂浮时容器中水的深度h；（2）圆柱体M的密度P；（3）圆柱形容器的内底面积S。7、新农村建设让农村面貌焕然一新。许多楼房顶部装有自动供水水箱，箱体重1250N，与水平楼顶接触面积为1.5m2o为了控制进水量，在水箱顶部安装压力传感器，如图（14）所示，A物体通过细线与压力传感器相连接，压力传感器相等于拉线开关，A的密度是2.5X103kg/m3,A重为25N。当压力传感器受到竖直向下的拉力等于25N时闭合，电动水

8、泵向水箱注水；当拉力等于15N时断开，电动水泵停止向水箱注水。（1）求未装水时整个水箱对楼顶的压强是多少？（压力传感器及连接线质量不计，g取10N/kg）（2分）（2）通过计算说明当水面与A上表面相平时，电动水泵能否停止注水？（g取10N/kg，连接线体积不计）（2分）图(11)排水口参考答案一、计算题%咖1、解：正方体M的质量誉师压血,体积为V=L3=(10cm)3=1000cm3=1X10-3m3,A%2k吕所以，密度P=”H03m3=2X103kg/m3；A丄(2) 由于用细绳悬挂放入水中，有的体积露出水面，贝山丄JV=(1-乐)V=X1X10-3m3=8X10-4m3,排1A受到的浮力

9、为：F=PgV=1.0X103kg/m3X10N/kgX8X10-4m3=8N；浮1水排1设A放入水中后水深为h，则有Sh=Sh+V班，排1V排2X10"异则h=h+'=0.12m+2°°Xl°叩=0.16m.此时水对容器底部的压强：p=PgH=1.0X103kg/m3X10N/kgX0.16m=1.6X103Pa.水丄4(3) 原来石块M浸入水中深度为h=(1-区)L=§X10cm=8cm,1水面下降2cm时正方体M浸入水中深度为h=h-2cm=8cm-2cm=6cm，21则V=hL2=6cmX(10cm)2=600cm3=6X10-

10、2m3，排22F=PgV=1.0X103kg/m3X10N/kgX6X10-2m3=6N；浮2水°排2当绳子刚被拉断时有：F+F=G，m浮2所以细绳能承受的最大拉力F=G-F'=20N-6N=14N.max浮答：（1）正方体M的密度为2X103kg/m3；(2)正方体M受到的浮力为8N；此时水对容器底部的压强为1.6X103Pa；(3)当容器中水面下降了2cm时，细绳刚好被拉断，细绳能承受的最大拉力是14N.2、(1)P=Pgh=lX103kg/m3X10N/kgX0.5m=5000Pa1分F=Ps=5000PsX60X10-4m2=30N1分(2) F全浮=卩水V全排g=1

11、X103kg/m3X400X10-4m2X0.2mX10N/kg=80N1分GA=F全浮一F=80N30N=50N1分(3) 设圆柱体浮筒A浸在水中的深度为h1时，盖片B又自动关上则F浮=GAP水V排g=GA1X103kg/m3X400X10-4m2Xh1X10N/kg=50N1分h1=0.125m水箱中水的深度h2=0.125m+0.3m=0.425m1分3、解：(1)球上升是因为气球里充的是密度小于空气的气体；过气球重心，分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段，并分别用G和F表示，即为其所受浮力和总重力的示意图，因为这两个力是一对平衡力，大小相等，所以作图时两条线段长度要相等如图所示

12、：(2) 该气球所受的浮力为：FjPgV排=1.29kg/m3X10N/kgX1500m3=19350N；(3) s=380m-200m=180m，t=2min=120s，_slEOrn速度v=t=l殳°E=1.5m/s,查表可知在这个速度下气球受到的阻力f=4500N，由于气球匀速上升，有G+f=F，总浮则气球的总重力G二F-f=19350N-4500N=14850N，总浮G总1鋁50N总质量m二'-00-'=485kg.总答：(1)小于；气球在空中悬停时所受浮力和总重力的示意图见解答图;(2) 该气球所受的浮力为19350N；(3) 它上升的速度是1.5m/s；气

13、球自身的总质量为1485kg.4、【解析】圆柱形金属桶内储水量为40L时水深：H="】=m=8X10-2m。1圆柱体所受浮力大小：F=2X6N-10N=2N。1圆柱体B排水体积：V=乌厨=1灯0以1°m3=2X10-4ma.B排圆柱体B浸入水中深度：h=m=5X10-2m.。B圆柱形金属桶内储水量为200L时水深：H=l=m=4X10-un。2圆柱体所受浮力大小：F=2X6N-4N=8N.。2圆柱体AB排水体积：V=心朮呂=1灯05°m3=8X1O-4m3.圆柱体A排水体积：*排=V-VB=8X1°-4m3-4°X12X1°-6m3.

14、=3.2X1°-4m3.G3.2x10圆柱体A浸入水中深度：h=场=40灯旷m=8X10-2m.。A由h=L+H+h-h1A22A解得压力传感开关与圆柱体A间细线长度：L=6X10-2m,A由人=L+H+L+2h-h1AIB2B解得圆柱体A与圆柱体B间细线长度：L=1.7X10-1m。B【点评】此题重点考查浮力、物体平衡条件等重点知识，能力要求较高。5、解：(1)因为沉管灌水前漂浮，所以浮力：F浮=G=mg=6X107kgX10N/kg=6X108N；(2) 由P=Pgh可知，液体内部的压强随深度的增大而增大，密封沉管灌水使其下沉过程中，其下表面受到海水的压强将变大；由FFPgV可知

15、，物体受到的浮力与液体的密度和排开液体的体积有关，因此在对密封沉管灌水使其下沉到海底浮液排的过程中，液体的密度不变，排开的液体的体积先变大后不变，因此沉管受到的浮力先变大后不变；(3) 沉管浸没水中，受到的浮力:F浮'=PgV=1.0X103kg/m3X10N/kgX(180mX35mX10m)=6.3X108N；因为排开水的体积不变，因此浮力大小不变，即处于悬浮状态，贝山F=G=G+G，浮总管水G=F-G=6.3X108N-6X108N=3X107N，水浮管m=%=3X106kg；浸没在水中的物体受到的浮力等于上下表面的压力差，沉管下表面受到海水的压力：F=6.3X108N.下故答案

16、为：(1)6X108；(2)变大；B；(3)3X106；6.3X108.6、解：(1)当加入的水m=3kg时，p=0.6X103Pa，水水P水0.ex103Pa由p=Pgh可得，水的深度h=1=0.06m=6cm(2) 由于物体M刚好漂浮且露出水面的高度为4cm,则物体M的高度H=h+h=6cm+4cm=10cm；露由漂浮条件可知：F广G,浮即：PVg二PVg，水排物物则PKSh浸&=%盹，h浸所以P=HP=10cniX1X1O3kg/m3=0.6X103kg/m3；物水(3) 由于加入的水等于7kg与3kg时压强分别为1.0X103Pa、0.6X103Pa，AG由p=得:.s=讣mg瓦=1(7kg-3kg)xiQNAg=0.1m2.（其它方法正确也可）7、（1）未装水时整个水箱对水平楼顶的压强1030Pa；（2）水面与A物体上表面相平时，电动水泵停止注水。【命题立意】本题旨在考查固体压力、压强的计算，根据浮力和平衡力分析、解决问题；考查求解固体压力和压强的能力，根据浮力和平衡力知识分析、解决问题的能力；。难度：较难【解析】（1）未装水时整个水箱对水平楼顶的压力F=G总=6箱体+GA