鄂尔多斯专版2020中考物理复习方案专题02密度压强浮力的判断及相关计算试题.docx

专题(二)　密度、压强、浮力的判断及相关计算

|真题回顾|
1.[2019·鄂尔多斯]如图ZT2-1所示,下列关于压强的说法,正确的是 (　　)

图ZT2-1
A.图甲是自制压强计,用它还可以制成高度仪,若瓶中装满水,还可制成液体温度计
B.图乙是机翼的截面图,飞机获得升力是因为其上表面空气的流速小于下表面空气的流速
C.图丙所示装置中,水受到重力的方向竖直向下,因此不会对探头产生向上的压强
D.图丁是“嫦娥四号”探月器,其静止时对月球和地球水平表面产生的压强相等
2.[2019·鄂尔多斯]如图ZT2-2所示,A、B体积相同,B、C质量相等,将他们放入水中静止后,A漂浮,B悬浮,C沉底。下列说法正确的是 (　　)

图ZT2-2
A.A所受浮力可能大于B所受浮力
B.C所受浮力一定小于A所受浮力
C.B物体所受浮力一定是最大的
D.A下表面所受压力可能大于B下表面所受的压力
3.[2013·鄂尔多斯]如图ZT2-3所示是“辽宁号”航母搭载着舰载机试飞演习的场景,下列说法正确的是 (　　)

图ZT2-3
A.当舰载机静止在航母上时,航母受到的浮力与它们的总重力大小相等
B.当舰载机飞离航母时,航母将上浮,航母受到的浮力将变大
C.当舰载机降落在航母上时,航母将下沉,航母受到的浮力将变小
D.不论舰载机静止在航母上,还是离开航母,航母受到的浮力大小都不变
4.[2017·鄂尔多斯]2017年5月30日,“蛟龙号”载人潜水器在世界最深的马里亚纳海沟进行了本年度的第4潜。当地时间7时03分开始下滑,10时21分抵达预定6700 m深处,近距离在该深度处拍摄到了狮子鱼游弋的影像,获取到了基岩蚀变岩石、沉积物、生物和近底海水样品。已知“蛟龙号”的总体积为84 m3。据此计算:(ρ海水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)“蛟龙号”潜水器下潜的速度为多大?(结果保留两位小数)
(2)“蛟龙号”潜水器未向水舱充水时的总质量为22 t,并且漂浮于海面上,求此时它排开海水的体积是多少?欲使“蛟龙号”完全浸没,至少应向水舱中充多少吨海水?
(3)狮子鱼头部上表面1×10-4 m2的面积上受到的海水压力是多大?
(4)若将获取到的岩石样品取一小块,用天平和量筒测出它的质量和体积分别如图ZT2-4丙、丁所示,则该岩石的密度是多少千克每立方米?

图ZT2-4

5.[2018·鄂尔多斯]图ZT2-5甲是我国首艘国产航母001 A,型号属于中型常规动力航母。该航母满载时的总质量为7×104 t,航母上配置了滑跃式起飞的“歼-15”舰载机,每架舰载机的质量为30 t,飞机与航母甲板的总接触面积为6000 cm2。2018年5月13日该航母再次下水进行试航,航母在10 min内航行了6 km。如图乙所示是该航母试航过程中牵引力F与航行速度v的关系图像。试计算:(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)航母试航时的平均速度是多少?
(2)航母满载时排开水的体积是多少?
(3)每架舰载机对航母甲板的压强是多少?
(4)试航过程中,航母的牵引力所做的功是多少?

图ZT2-5

|基础过关|
1.[2019·攀枝花]如图ZT2-6所示的实例中关于压强和摩擦力的说法正确的是 (　　)

图ZT2-6
A.图甲中,轴承中装有滚珠是为了增大摩擦
B.图乙中,磁悬浮列车悬浮行驶是为了增大摩擦
C.图丙中,鸟的嘴很尖细,在凿树时可以减小压强
D.图丁中,月球车装有很多轮子是为了减小压强
2.[2019·攀枝花]关于如图ZT2-7所示的各种力学现象,下列分析中正确的是 (　　)

图ZT2-7
A.图甲:用力吹气,硬币跳起说明流速大的地方压强大
B.图乙:厨房地漏可以防止异味,主要用到了连通器原理
C.图丙:橡皮膜向左凸出反映了液体压强与密度的关系
D.图丁:将瓶子拿到高处,外界气压减小,细管内水柱下降
3.[2019·枣庄]在木棒的一端缠绕一些细钢丝制成简易的液体密度计,将其分别放入盛有甲、乙两种液体的烧杯中处于静止状态,如图ZT2-8所示。若密度计在甲、乙两液体中受到的浮力分别是F甲、F乙,甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,则 (　　)

图ZT2-8
A.F甲<F乙 B.F甲>F乙
C.ρ甲>ρ乙 D.ρ甲<ρ乙
4.[2018·广安]如图ZT2-9所示,甲、乙两个完全相同的烧杯放置在同一水平桌面上,杯内盛有密度不同的盐水。将同一小球分别放入两烧杯中,待静止时,两杯盐水液面相平,则 (　　)

图ZT2-9
A.甲杯盐水的密度小于乙杯盐水的密度
B.盐水对甲杯底的压强小于盐水对乙杯底的压强
C.小球在两杯盐水中受到的浮力相等
D.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
5.[2018·山西]小亮同学利用气球和圆柱形水杯做了一个小实验。在气球内灌入一定量的水封口制成水球(如图ZT2-10甲所示)。先将水球放入冷水中,水球漂浮(如图乙)。把杯中冷水换成热水,再次把水球放入热水中,发现水球沉在杯底(如图丙)。下列分析正确的是 (　　)

图ZT2-10
A.水球在冷水中所受浮力小于热水中所受浮力
B.水球在冷水中排开的水的重力等于水球的重力
C.冷水的密度小于热水的密度
D.在冷水和热水的同一深度处压强相等
6.[2018·淄博]如图ZT2-11所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯甲和乙,杯中装满了水,将两个体积相同、材料不同的实心小球A和B分别放入溢水杯中。则下列说法错误的是 (　　)

图ZT2-11
A.小球A的质量小于小球B的质量
B.小球A受到的浮力等于小球B受到的浮力
C.甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强
D.水对甲杯底的压强等于水对乙杯底的压强
7.[2018·常州]水平桌面上,甲、乙、丙三个同规格容器内装有不同液体,小明将完全相同的三个小球分别放入三个容器内,小球静止时状态如图ZT2-12所示,此时三个容器中的液面相平。三个容器底部受到的液体压强大小关系是 (　　)

图ZT2-12
A.p甲=p乙=p丙 B.p甲>p乙>p丙
C.p甲>p乙=p丙 D.p甲<p乙<p丙
8.[2018·玉林]如图ZT2-13所示,若“玉林号”导弹护卫舰从大海驶入珠江,下列分析正确的是 (　　)

图ZT2-13
A.浮力变小,舰体上浮一些
B.浮力变大,舰体下沉一些
C.浮力不变,舰体下沉一些
D.浮力不变,舰体上浮一些
9.[2019·江西]“远征号”潜水艇在南海执行任务,根据任务的要求,潜水艇需要在不同深度处悬浮,若海水密度保持不变,则下列说法错误的是 (　　)
A.潜水艇排开海水的体积相等
B.潜水艇所受的重力大小不相等
C.潜水艇所受的浮力大小相等
D.潜水艇所受的浮力与重力大小相等
10.[2018·龙东]海权握,国则兴。建设一支强大海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器。如图ZT2-14所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜水艇分析正确的是 (　　)

图ZT2-14
A.悬浮和漂浮时受到的浮力相等
B.漂浮时排开的海水所受的重力最小
C.上浮过程中所受浮力逐渐变大
D.漂浮时潜水艇底部所受海水压强最大
11.[2018·淄博]共享单车为人们的绿色出行带来便利。车把上凹凸不平的花纹是通过　 　　增大摩擦的。小明骑着单车到公园游玩,10 min内沿水平路面行驶了3 km,他骑车的平均速度是　　　　m/s。若小明和单车的总质量是80 kg,每个车轮与水平地面的接触面积是25 cm2,骑行过程中单车对地面的压强是
　　　　Pa。(g取10 N/kg) 
12.[2018·南充]如图ZT2-15所示,一个重为5 N的容器,底面积100 cm2,内装有400 mL的酒精,则容器对桌面的压力为　　　　N,容器对桌面的压强为　　　　Pa。(ρ酒精=0.8×103 kg/m3,g取10 N/kg) 

图ZT2-15
13.[2019·苏州]2019年4月23日,中国人民海军成立70周年阅兵仪式在黄海举行。
(1)两并排行驶的舰艇编队间距较远(如图ZT2-16所示),这是因为若靠得过近,彼此间海水流速会很大,导致压强很　　　　,压力差会使舰艇发生碰撞。 

图ZT2-16
(2)在仪式上,我国研制的新型核潜艇浮出水面接受检阅,它是通过减小所受　　　　(选填“重力”或“浮力”)实现上浮的。 
(3)901型综合补给舰也一起亮相,该舰的满载排水量约为40000 t,它满载时所受的浮力约为　　　　N。(g取10 N/kg) 
14.[2018·南京]如图ZT2-17所示,水平桌面上两个相同的玻璃缸装满了水,水中分别漂浮着大、小两只玩具鸭。甲、乙两图中水对缸底的压强分别为p1和p2,缸对桌面的压强分别为p1'和p2',两只玩具鸭受到的浮力分别为F1和F2,则它们的大小关系为p1　　　p2,p1'　　　p2',F1　　　F2,若图乙中小玩具鸭的质量为15 g,它排开水的体积是　　　　cm3。 

图ZT2-17
15.[2019·宁夏]小红用弹簧测力计、圆柱体、两个同样的大烧杯做“探究影响浮力大小的因素”的实验,实验步骤和弹簧测力计示数如图ZT2-18所示。

图ZT2-18
(1)由图可知,圆柱体浸没在水中所受浮力为　　　　N。 
(2)由图甲、乙、丁可探究的问题是 
　。 
(3)由图甲、丁、戊可以得出的结论是　　　　　　　　　　　　　 　　　。 
(4)在上述实验的基础上,请你添加合适的物体设计实验,探究浮力大小与物体质量是否有关。请写出你的实验思路: 

　。 
16.[2018·泰安]用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图ZT2-19甲所示。从此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块未与水底接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙所示。g取10 N/kg,水的密度是1.0×103 kg/m3。求:
(1)物块受到的重力。
(2)物块完全浸没在水中受到的浮力。
(3)物块的密度。

图ZT2-19

17.[2017·宜昌]2017年4月2日上午,中国第二艘航空母舰001 A在大连船厂举行下水仪式,据外界猜测,001 A的排水量可达6万吨,“标准排水量”是指人员武装齐备,但不包含燃油、滑油、备用锅炉水在内的排水量。[第(1)(2)小问计算中g取10 N/kg,ρ海水=1×103 kg/m3]
(1)若该航空母舰标准排水量为6万吨,则此状态下航空母舰受到海水的浮力是多少?
(2)若装载燃油、滑油、备用锅炉水的质量共1.8万吨到达满载,则航空母舰受到的浮力比标准排水量时增大了多少?满载后排开水的体积为多少?
(3)已知印度洋的海水密度小于太平洋的海水密度,当这艘航空母舰满载时从太平洋到印度洋时(不考虑燃油、食物、淡水等物质的消耗,舰体浸水部分当作长方体):
①舰身会　　　　(选填“上浮一些”“下沉一些”或“保持不变”)。 
②其排水量将　　　　(选填“变大”“不变”或“变小”)。 
③舰底受到海水的压强将　　　　(选填“变大”“不变”或“变小”)。 

18.[2018·包头]我国自主研制的第三代常规动力潜艇具备先进的通信设备、武器、导航等系统和隐蔽性强、噪声低、安全可靠等优异性能,主要技术参数如下表(海水的密度近似为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)。

排水量
水上2250 t,
水下3000 t
最大潜
水深度
300 m
最大
航速
水上30 km/h,
水下36 km/h
最大输出
功率(水下)
3000 kW
(1)潜艇在水上航行时受到的浮力是多少?在水下行驶时排开水的体积是多少?
(2)潜艇由水下某位置下潜到最大潜水深度处,潜艇上一个面积是400 cm2的观察口受到海水的压力增大了4×104 N,则潜艇原来位置的深度是多少?
(3)潜艇在水下以最大输出功率匀速行驶1 h,发动机输出的能量是多少?若发动机以最大输出功率工作时螺旋桨推进器效率为80%,潜艇以最大航速匀速行驶时受到水的平均阻力f是多少?

|拓展延伸|
19.[2019·荆州]2022年第24届冬季奥林匹克运动会将在我国举行,图ZT2-20是滑雪运动员正在训练的场景,下列说法正确的是 (　　)

图ZT2-20
A.使用雪橇滑雪是通过减小压力来减小压强的
B.运动员加速滑行时,地面对雪橇的支持力与雪橇对地面的压力是一对相互作用力
C.当运动员匀速直线滑行时,雪橇的重力与地面对雪橇的支持力是一对平衡力
D.运动员冲过终点后不能立即停止滑行,是由于运动员受到惯性力的作用
20.[2019·扬州]在测量液体密度的实验中,小明利用天平和量杯测量出液体和量杯的总质量m及液体的体积V,得到几组数据并绘出如图ZT2-21所示的m-V图像,下列说法正确的是 (　　)

图ZT2-21
A.量杯质量为40 g
B.40 cm3的该液体质量为40 g
C.该液体密度为1.25 g/cm3
D.该液体密度为2 g/cm3
21.(多选)[2019·潍坊]2019年4月,中国自主研发的6000 m无人遥控潜水器“海龙Ⅲ”成功完成下潜任务。在某次下潜中,若从“海龙Ⅲ”刚好浸没开始计时,到返回水面(刚好浸没)结束计时,下潜深度h随时间t的变化关系如图ZT2-22乙所示。忽略海水密度变化和“海龙Ⅲ”的形变,下列对“海龙Ⅲ”分析正确的是 (　　)

图ZT2-22
A.从开始到结束计时,共用时10 min
B.在1~3 min,受到海水的浮力逐渐变大
C.在4~6 min,处于匀速直线运动状态
D.在6~8 min,受到海水的压强逐渐减小
22.[2019·宜宾]如图ZT2-23甲所示,用钢丝绳将一个实心圆柱形混凝土构件从河里以0.05 m/s的速度竖直向上匀速提起,图乙是钢丝绳的拉力F随时间t变化的图像,整个提起过程用时100 s,已知河水密度为1. 0× 103 kg/m3,混凝土的密度为2.8× 103 kg/m3,钢铁的密度为7.9×103 kg/m3,g取10 N/kg,不计钢丝绳重和河水的阻力。求:
(1)0~60 s内混凝土构件在河水里上升的高度。
(2)开始提起(t=0) 时混凝土构件上表面受到水的压强(不计大气压)。
(3)0~60 s内钢丝绳拉力所做的功。
(4)通过计算说明,此构件的组成是纯混凝土,还是混凝土中带有钢铁骨架?

图ZT2-23

【参考答案】
真题回顾
1.A　
2.C　
3.A
4.解:(1)由题意,t=10:21-7:03=3小时18分=11880 s,
v=st=6700m11880s≈0.56 m/s。
(2)由F浮=ρ液gV排得,
V排=F浮ρ海水g=Gρ海水g=22×103kg×10N/kg1.0×103kg/m3×10N/kg=22 m3。
当“蛟龙号”完全浸没时,F浮'=G',
则ΔG=F浮'-G=ρ海水gV-G=1×103 kg/m3×10 N/kg×84 m3-22×103 kg×10 N/kg=6.2×105 N,
充入海水质量为Δm=ΔGg=6.2×105N10N/kg=6.2×104 kg=62 t。
(3)F=pS=ρ海水ghS=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6700 m×1×10-4 m2=6700 N。
(4)由题意知,该岩石样品的质量
m'=50 g+15 g+2.4 g=67.4 g,
体积V'=40 mL-20 mL=20 mL=20 cm3,
则该岩石密度ρ=m'V'=67.4g20cm3=3.37 g/cm3=3.37×103 kg/m3。
5.解:(1)解法一:t1=10 min=16 h,s1=6 km,
v1=s1t1=6km16h=36 km/h。
解法二:t2=10 min=600 s,s2=6 km=6000 m,
v2=s2t2=6000m600s=10 m/s。
(2)m总=70000 t=7×107 kg,
因处于漂浮状态,
所以受到的浮力F浮=G总=m总g=7×107 kg×10 N/kg=7×108 N;
因为F浮=ρ水V排g,
则V排=F浮ρ水g=7×108N1.0×103kg/m3×10N/kg=7×104 m3。
(3)F压力=G飞机=m飞机g=3×104 kg×10 N/kg=3×105 N,
p=F压力S=3×105N6000×10-4m2=5×105 Pa。
(4)由图乙可知,牵引力F与航行速度v的乘积是一定值,即航母航行过程中牵引力做功的功率不变,由图乙可知其功率为
P=Fv=5.4×108 N×10 m/s=5.4×109 W,
则W=Pt=5.4×109 W×600 s=3.24×1012 J。
基础过关
1.D　
2.B　
3.C
4.C　[解析]同样的小球在甲、乙两种不同密度的盐水中漂浮和悬浮时受到的浮力都等于重力,所以小球在两杯盐水中受到的浮力相等,C正确。甲杯中的小球排开盐水的体积小,所以甲杯盐水的密度大于乙杯盐水的密度,A错误。两杯盐水深度相同,根据p=ρgh可知,盐水对甲杯底的压强大于盐水对乙杯底的压强,B错误。甲容器中盐水的质量大于乙容器中盐水的质量,两杯底面积相同,则甲容器对桌面的压强大于乙容器对桌面的压强,D错误。
5.B　
6.B　
7.C　
8.C　
9.B　
10.B　
11.增大接触面的粗糙程度　5　1.6×105
12.8.2　820
13.(1)小　
(2)重力　
(3)4×108
14.=　=　>　15
[解析]甲、乙两个完全相同的玻璃缸装满了水,玩具鸭放入后水的深度h仍然相同,根据p=ρgh可知,水对缸底的压强相等,即p1=p2。完全相同的甲、乙两个玻璃缸装满水时,水的质量相等,则甲、乙两个玻璃缸装满水时对桌面的压力相等;由于玩具鸭都漂浮,根据漂浮条件和阿基米德原理可知G物=F浮=G排,即玩具鸭的重力与溢出水的重力相等,所以漂浮着玩具鸭时的玻璃缸甲、乙对桌面的压力仍然相等;由于玻璃缸完全相同(底面积相同),则由p=FS可知,此时缸对桌面的压强相等,即p1'=p2'。根据图示可知,甲缸中玩具鸭排开水的体积大,根据阿基米德原理可知,甲缸中玩具鸭受到的浮力大,即F1>F2;若图乙中小玩具鸭的质量为15 g,则G排=F浮=G物,即m排g=m物g,所以m排=m物=15 g,则排开水的体积V排=m排ρ水=15g1g/cm3=15 cm3。
15.(1)4
(2)物体受到的浮力的大小与排开液体的体积的关系
(3)物体受到浮力的大小与液体的密度有关
(4)取A、B、C三个体积相同,质量不同的立方体,分别先挂在弹簧测力计下,然后浸没在水中,观察各弹簧测力计示数的变化量是否相同
16.解:(1)由图乙可知,物块浸入水中前弹簧测力计示数为18 N,故物块的重力为G=18 N。
(2)由图乙可知,物块全部浸没在水中时,弹簧测力计的示数为F=10 N,则物块完全浸没时受到的浮力为
F浮=G-F=18 N-10 N=8 N。
(3)由F浮=ρ液gV排得,物块的体积V=V排=F浮ρ水g=8N1.0×103kg/m3×10N/kg=8×10-4 m3,
则物块的密度为ρ=mV=GgV=18N10N/kg×8×10-4m3=2.25×103 kg/m3。
17.解:(1)若航空母舰标准排水量6万吨,根据阿基米德原理,该航空母舰在此状态下受到的浮力
F浮=G排=m排g=6×104×103 kg×10 N/kg=6×108 N。
(2)因航空母舰漂浮,故满载时受到的浮力
F浮'=G排'=m排'g=(m排+m)g=(6×104×103 kg+1.8×104×103 kg)×10 N/kg=7.8×108 N;
航空母舰满载时受到的浮力比标准排水量时增大了ΔF浮=F浮'-F浮=7.8×108 N-6×108 N=1.8×108 N。
由F浮=ρ液gV排可得,满载后排开水的体积V排=F浮'ρ海水g=7.8×108N1×103kg/m3×10N/kg=7.8×104 m3。
(3)①下沉一些　
②不变　
③不变
18.解:(1)潜艇在水上航行时漂浮在水面上,则其受到的浮力F浮1=G排上=m排上g=2250×103 kg×10 N/kg=2.25×107 N,
由题意可知,水下航行时排开水的体积为V排下=m排下ρ=3000×103kg1×103kg/m3=3000 m3。
(2)由题意可知,潜艇观察口受到海水的压强的变化量Δp=ΔFS=4×104N400×10-4m2=1×106 Pa,
在最大深度受到水的压强p2=ρgh2=1.0×103kg/m3×10 N/kg×300 m=3×106 Pa,
则在原来的位置受到水的压强p1=p2-Δp=3×106 Pa-1×106 Pa=2×106 Pa,
潜艇原来位置的深度
h1=p1ρg=2×106Pa1×103kg/m3×10N/kg=200 m。
(3)发动机输出的能量
W=Pt=3×106 W×3600 s=1.08×1010 J,
发动机的有用功率
P有=ηP=80%×3×106 W=2.4×106 W,
由已知,最大航速v=36 km/h=10 m/s,则最大航速匀速行驶时的牵引力的大小F牵=P有v=2.4×106W10m/s=2.4×105 N,
潜艇匀速行驶,受到平衡力的作用,则最大航速匀速行驶时受到水的平均阻力f=F牵=2.4×105 N。
拓展延伸
19.B
20.B　[解析]与纵轴交点表示液体体积为0,此时所对应质量为量杯质量,由图像可解出图像与纵轴交于20 g处,此时液体体积为0,则可知量杯质量为20 g;由图像可知,当液体体积为20 cm3时,总质量为40 g,则液体质量为20 g,液体密度ρ=mV=20g20cm3=1 g/cm3,则40 cm3的该液体质量 m'=ρV'=1 g/cm3×40 cm3=40 g,故选B。
21.AD　[解析]由图乙可知,从开始到结束计时,共用时10 min,故A正确;由题知,从“海龙Ⅲ”刚好浸没开始计时,则在1~3 min内,潜水器浸没在水中,排开水的体积不变,由F浮=ρ gV排可知,其受到海水的浮力不变,故B错误;由图乙可知,在4~6 min内,下潜深度h不变,说明潜水器的速度为0,处于静止状态,故C错误;由图乙可知,在6~8 min内潜水器所处的深度逐渐减小,即潜水器在上浮,由p=ρgh可知,潜水器受到海水的压强逐渐减小,故D正确。
22.解:(1)0~60 s内混凝土构件在河水里上升的高度h=vt1=0.05 m/s×60 s=3 m。
(2)t=0时混凝土构件上表面受到水的压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3 m=3×104 Pa。
(3)0~60 s内拉力所做的功
W=F1h1=825 N×3 m=2475 J。
(4)构件浸没在水里受到的浮力为F浮=G-F1=F2-F1=1200 N-825 N=375 N,
构件的体积V=V排=F浮ρ水g=375N1.0×103kg/m3×10N/kg=0.0375 m3,
构件的密度ρ=GVg=1200N0.0375m3×10N/kg=3.2×103 kg/m3,
由于2.8×103 kg/m3<3.2×103 kg/m3<7.9×103 kg/m3,所以该构件是混凝土中带有钢铁骨架构成的。

15