初中科學(xué)競(jìng)賽輔導(dǎo)《壓強(qiáng)、浮力》經(jīng)典計(jì)算20題(有答案)

1、2021(題目的編排順序遵循)限壓閥初中科學(xué)競(jìng)賽輔導(dǎo)?壓強(qiáng)、浮力?經(jīng)典計(jì)算由易到難的原那么,使用時(shí)可根據(jù)實(shí)際需要選擇適宜的題目進(jìn)行練習(xí);1、高壓鍋是生活中一種密閉的加熱容器.鍋蓋中央有一出氣孔,孔上蓋有限壓閥,當(dāng)鍋內(nèi)氣壓達(dá)到限定值時(shí),限壓閥被鍋內(nèi)頂起放出局部氣體,實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)的限制.如下圖,某高壓鍋鍋體的內(nèi)底面積為S,側(cè)壁豎直,出氣孔橫截面積為So,限壓閥質(zhì)量為R0,限壓鍋頂部面積為St(大氣壓強(qiáng)Po).(1)寫出液體沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系；(2)求使用高壓鍋時(shí)鍋內(nèi)氣體的最大壓強(qiáng)；(3)為保證使用平安,不可隨意增加限壓鍋質(zhì)量.如果限壓閥的質(zhì)量增加m請(qǐng)計(jì)算鍋體與鍋蓋咬合處鍋體對(duì)鍋蓋的最大作用力

2、增大多少？解析：(1)液體的沸點(diǎn)與大氣壓的關(guān)系：液體的沸點(diǎn)隨著外表氣壓的增大而升高,隨氣壓減小而降低.(2)大氣壓強(qiáng)po,出氣孔橫截面積為So,限壓閥質(zhì)量為m1,那么限壓閥重力G=rog,當(dāng)限壓閥剛要被頂起時(shí),受力平衡,鍋內(nèi)氣體最大壓強(qiáng)為p=po+mog/So(3)由公式F=pS可知,壓力的變化量就等于壓強(qiáng)的變化量與受力面積的乘積,壓強(qiáng)的變化量p=G/So=mg/So實(shí)際鍋蓋的受力面積為：S-So,代入以下公式得：鍋內(nèi)氣體對(duì)鍋蓋最大壓力的增加量F=Ap(S-So)=mg/So(S-So)=S/Somg-mg鍋體對(duì)鍋蓋的最大作用力增加量為F'=F=S/Somg-mg答案：(1)液體外表氣

3、壓越大,液體的沸點(diǎn)越高；(2)使用高壓鍋時(shí)鍋內(nèi)氣體的最大壓強(qiáng)p=po+mog/So(3)鍋體對(duì)鍋蓋最大壓力的增加量AF'=S/Somg-mg2、放置在水平地面上的兩個(gè)物體A和B均為實(shí)心長(zhǎng)方體,它們的長(zhǎng)、寬、高如下圖.物體A的密度為o.8X1.3千克/米3,物體B的質(zhì)量為9.6千克.求：物體A的質(zhì)量；求長(zhǎng)方體A、B的重力之比G:G.假設(shè)在長(zhǎng)方體AB的右側(cè)沿豎直方向按相同比例截取一局部長(zhǎng)方體,疊放在對(duì)方剩余局部的上外表,這時(shí)A、B剩余部分對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為pa'、pb',請(qǐng)通過計(jì)算比擬它們的大小關(guān)系及其對(duì)應(yīng)的比例n的取值范圍.3解析：物體A的體積：VA=0.2mX0.1mx

4、0.1m=0.002m,物體A的質(zhì)量：m=pAV=0.8xi03kg/m3x0.002m3=1.6kg;長(zhǎng)方體A、B的重力之比：GA：Gb=ra：m=1.6kg:9.6kg=1:6;S=0.1mx0.2m=0.02m2,2SB=0.2mX0.4m=0.08m,Sa：SB=0.02m2：0.08m2=1：4,假設(shè)pa'=Pb',即F'a/s'a=F'b/s'B)G.+nG戶If浦口AQCA口-加與(1'(!-n)G,+mXGt；HAft-晶氣''(If)"(l-n)X4sA解得：n=0.08,當(dāng)n<0.08時(shí)

5、,pa,vpb,；當(dāng)n=0.08時(shí),Pa'=Pb,;當(dāng)n>0.08時(shí),Pa,>Pb,.答案：物體A的質(zhì)量為1.6kg;長(zhǎng)方體A、B的重力之比為1：6.當(dāng)n<0.08時(shí),Pa,vpb,;當(dāng)n=0.08時(shí),Pa,=Pb,;當(dāng)n>0.08時(shí),Pa,>Pb,.3、去年夏天,北京遭受了特大暴雨的襲擊,全城有如“水漫金山.圖示為一名婦女依靠橡膠輪胎漂浮在水面上.假定輪胎的內(nèi)圈直徑約60厘米,外圈直徑約100厘米,輪胎充足氣時(shí)的平均密度約0.2M03千克/米3,試估算使用該輪胎最多能托起重為多少牛的人假設(shè)人不浸入水中,g=10牛/千克？解析：輪胎可近似的看作是一個(gè)圓柱體

6、,其橫截面積相當(dāng)于底面積,中央線的周長(zhǎng)相當(dāng)于高,因此其體積約為：-、2-3V=TtDiD2/4X兀Di+D2/2=0.08米人坐在輪胎上是漂浮的,此時(shí)浮力等于重力,可得：p水Vg=G物+p圈Vg1X103千克/米3X0.08米X10牛/千克=6物+0.2103千克/米3X0.08米X10牛/千克G物=640牛答案：最多可托起640N的人.4、小明同學(xué)在科技制作中,受“曹沖稱象故事的啟發(fā),制作了一個(gè)可以測(cè)量物體重力的浮力秤.他將一橫截面積為200cnf的空心圓柱形容器作為秤盤,豎直漂浮在一個(gè)盛水容器的水中,在水面處刻下零刻度線,然后在距離零刻度線上方10cm處刻下最大秤量,如下圖g取10N/kg

7、1當(dāng)水面處于秤盤零刻度線位置時(shí),假設(shè)秤盤底受到水的壓強(qiáng)為771500Pa,求秤盤的重力.(2)該浮力秤的最大秤量是多少？(3)假設(shè)此浮力秤的分度值為2N,請(qǐng)你在圖中標(biāo)出刻度.解析：(1)根據(jù)秤盤底受到水的壓強(qiáng),利用壓強(qiáng)公式求秤盤底所處的深度,進(jìn)而求出排開水的體積,利用阿基米德原理求受到的浮力,再依據(jù)漂浮條件求秤盤的重力.(1)p=pgh,.秤盤底所處的深度：h0=p/pg=500Pa/(1000kg/m3x10N/kg)=0.05m=5cm,排開水的體積：Vaf=Sh=200cm2x5cm=1000cn3=0.001m3,秤盤受到的浮力：F浮=1X103kg/m3X0.001m3x10N/kg

8、=10N,.秤盤漂浮,秤盤的重力：G=F浮=10N;(2)分析可知,在距離零刻度線上方10cm處為最大秤量,求出此時(shí)排開水的體積,利用阿基米德原理求受到的最大浮力,根據(jù)漂浮條件求秤盤和物體的總重,進(jìn)而求出最大秤量；v排'=s(h0+10cm)=200cm2x(5cm+10cm=3000cmi=300OX10'6m3,最大浮力為：F浮'=p水v排'g=1X103kg/m3X3000X10-6mix10N/kg=30N又浮力秤漂浮.G'=F浮'=30N,浮力秤的最大秤量：G大=G-Go=30N-10N=20N;(3)設(shè)被測(cè)物體的質(zhì)量為m,瓶身浸入的深

9、度增加值為h,根據(jù)阿基米德原理和物體的漂浮條件得出h與m的關(guān)系式,進(jìn)而判斷刻度是否均勻,將10cm平分10份畫出刻度即可.設(shè)被測(cè)物體的重力為G,在浮力秤中放入被測(cè)物體后,并S身浸入的深度增加值為h,那么：Fs=G2：；:/10X浮力秤再次漂浮時(shí),增大的浮力等于增大的重力：即：p水gSh=G可得：h=G/p水gSp水、S為定值,.h與G成正比,即該浮力秤質(zhì)量的刻度是均勻的,假設(shè)此浮力秤的分度值為2N,在0-20N等分10份,刻度如下圖：答案：(1)秤盤的重力為10N;(2)該浮力秤的最大秤量是20N;(3)刻度如下圖.5.科技小組想利用學(xué)到的浮力知識(shí)制作一個(gè)浮力秤.他們找來一個(gè)瓶身為圓柱狀體的空

10、飲料瓶,剪掉瓶底,旋緊瓶蓋,在瓶蓋處系一塊質(zhì)量適當(dāng)?shù)男∈瘔K,然后將其倒置在水里,如下圖.使用時(shí),只要把被測(cè)物體投入空瓶中,從水面所對(duì)的刻度就可以直接讀出被測(cè)物體的質(zhì)量.(1)小石塊的作用是;這時(shí)小石塊和飲料瓶受到的浮力于/等于/小于它們的重力；21世紀(jì)教育網(wǎng)版權(quán)所有2當(dāng)浮力秤中不放被測(cè)物體時(shí),水面所對(duì)位置為零刻度如圖,這種浮力秤的質(zhì)量刻度是均勻/不均勻的.3經(jīng)測(cè)量,該飲料瓶圓柱局部的橫截面積為50cm2.現(xiàn)在要在飲料瓶的豎直標(biāo)線上刻上對(duì)應(yīng)的被測(cè)物體質(zhì)量值.通過計(jì)算,說出在零刻度線之上1cm處應(yīng)刻上的對(duì)應(yīng)質(zhì)量值.水的密度3.為1000kg/m解析：1如果沒有石塊,浮力秤容易歪斜,難以豎直漂浮在水

11、中,所以石塊的作用可以使浮力秤能夠豎直地漂浮在水中；由于二者漂浮,它們受到的浮力等于總重；2設(shè)被測(cè)物體的質(zhì)量為m,飲料瓶圓柱狀局部的橫截面積為S,在浮力秤中放入被測(cè)物體后,瓶身浸入的深度增加值為h,那么：浮秤再次漂浮時(shí),增大的浮力等于增大的重力：5浮=6即：p水gS=mg可得：h=m/p水S,p水、S為定值,.h與m成正比,即該浮力秤質(zhì)量的制度是均勻的；3h=m/p水S,m=p水Sh,21世紀(jì)教育網(wǎng)版權(quán)所有當(dāng)h=1cm時(shí),m=p水Sh=1.0x103kg/m3X50X10-4m2X0.01m=0.50kg=50g.答案：1使浮力秤能夠豎直地漂浮在水中,等于；2均勻；3在零刻度線之上1cm處應(yīng)刻

12、上的對(duì)應(yīng)質(zhì)量值是50g.6、水的沸點(diǎn)與水面上方氣體的壓強(qiáng)有關(guān),氣體壓強(qiáng)越大水的沸點(diǎn)越高.下表給出了水面上方氣體壓強(qiáng)與沸點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系.技術(shù)員小陳利用這一關(guān)系,設(shè)計(jì)了如下圖的鍋爐水溫限制裝置,圖中OE可繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的橫桿質(zhì)量不計(jì),在橫桿上的B點(diǎn)下方連接著閥門S,閥門的底面積為3厘米OB長(zhǎng)度為20厘米,橫桿上A點(diǎn)處掛著重物G,OA長(zhǎng)度為60厘米.對(duì)水加熱時(shí),隨著水溫升高,水面上方氣體壓強(qiáng)增大.當(dāng)壓強(qiáng)增大到一定值時(shí),閥門S被頂開,使鍋爐內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小,水開始沸騰.當(dāng)重物G掛在不同位置時(shí),鍋爐內(nèi)水面上方氣體壓強(qiáng)可到達(dá)的最大值不同,從而限制鍋爐內(nèi)水的最高溫度21世紀(jì)教育網(wǎng)版權(quán)所有求:1當(dāng)鍋爐內(nèi)水的溫度到達(dá)1

13、20c沸騰時(shí),鍋爐內(nèi)氣體的壓強(qiáng)是多少？2當(dāng)大氣壓強(qiáng)為1.0X105帕?xí)r,將G掛在A位置,鍋爐內(nèi)水沸騰時(shí)的溫度為120C,求此時(shí)閥門底部受到的氣體壓力和上部受到的大氣壓力的差值是多少？計(jì)算時(shí)可認(rèn)為閥門上、下底面積相等3當(dāng)大氣壓強(qiáng)為1.0X105帕?xí)r,要使鍋爐內(nèi)水的溫度到達(dá)110c時(shí)沸騰,應(yīng)將G掛在離O點(diǎn)第4頁共13頁多遠(yuǎn)處？解析：(1)查表可知,鍋內(nèi)氣壓為P內(nèi)=2.0xi05Pa.(2)鍋爐內(nèi)外的壓強(qiáng)差為：P=P內(nèi)-P外=2.0xl05Pa-1.0xi05Pa=1.0xl05Pa閥門的面積：S=3cm2=3X10-4m2P=F/S.壓力差為：F=APXS=1.0X105PaX3X10-4m2=3

14、0N.(3) Fb=AF=30NFbXOB=GOA.30NX20cm=G60cmG=10N鍋爐內(nèi)的水溫度到達(dá)110c時(shí),鍋內(nèi)氣壓為P'內(nèi)=1.4X105Pa.P'=P'內(nèi)-P外=1.4X105Pa-1.0x105Pa=0.4X105PaF'=AP'XS=0.4X105PaX3X10-4m2=12NF'b=AF'=12NF'bXOB=GOC.12NX20cm=10NOCOC=24c畫世紀(jì)教育網(wǎng)版權(quán)所有應(yīng)將G掛在離0點(diǎn)24cm處.答案：(1)鍋爐內(nèi)氣體的壓強(qiáng)是2.0X105Pa.(2)閥門底部受到的氣體壓力和上部受到的大氣壓力的差值是

15、30N.(3)應(yīng)將G掛在離0點(diǎn)24cm.7.小明用實(shí)驗(yàn)測(cè)量粗細(xì)均勻竹棍的橫截面積.他用短細(xì)線在竹棍的下端系一小石塊,然后將它們放到水中,竹棍豎直立在水中,水面距竹棍上端16.8cm；再將系石塊的竹棍放到煤油中,竹棍豎直立在煤油中,煤油的液面距竹棍上端9.8cm,兩次實(shí)驗(yàn)中石塊都不跟容器底接觸.竹棍長(zhǎng)40cm,質(zhì)量是24g,石塊的質(zhì)量是18g,煤油的密度是水的密度的9.由上述所給條件求521世紀(jì)教育網(wǎng)版權(quán)所有(1)細(xì)竹棍的橫截面積.(2)石塊的密度.解析：自制的密度計(jì)在水中和煤油中都是漂浮的,兩次所受液體的浮力相等.設(shè)石塊的體積為v,竹棍的橫截面積為s,石塊和竹棍的總質(zhì)量M=n+m=42g.在水

16、中漂浮,竹棍浸入水中的長(zhǎng)度h1=40cm-16.8cm=23.2cm,F浮=G=Mg即：p水g(v+h1s)=Mg在煤油中漂浮,竹棍浸入煤油中的長(zhǎng)度h2=40cm-9.8cm=30.2cm,F浮=G=Mg即：p煤油g(v+hzs)=Mg.煤油的密度是水的密度的4/5,1-4/5p水g(v+h2s)=Mg由聯(lián)立方程組,解得：s=1.5cm2,v=7.2cm3,石塊密度：p=m2/v=18g/7.2cm3=2.5g/cm3=2.5x103kg/m3.答案：(1)細(xì)竹棍的橫截面積為1.5cm2;(2)石塊白密度2.5X103kg/m3.8、高血壓是危害人體健康的一種常見病,現(xiàn)已查明,血管內(nèi)徑變細(xì)是其

17、誘因之一.我們可在簡(jiǎn)化假設(shè)下研究這一問題：設(shè)液體通過一根一定長(zhǎng)度的管子時(shí)受到的阻力f與流速v成正比,即f=kv(為簡(jiǎn)便,設(shè)k與管子粗細(xì)無關(guān)),為維持液體勻速流過,在這段管子兩端需有一定的壓強(qiáng)差.設(shè)血管截面積為S時(shí)兩端壓強(qiáng)差為p,假設(shè)血管截面積減小10%時(shí),為了維持在相同時(shí)問內(nèi)流過同樣多的血液,壓強(qiáng)差必須變?yōu)槎啻?？解析：正常時(shí),血液在血管中流動(dòng)時(shí)所受的阻力為：f=kv=PS(1)當(dāng)血管截面積減小10%寸,高血液流動(dòng)的速度為v1,密度為p,壓強(qiáng)差為AP,此時(shí)的截面積為S,要求在相同時(shí)間t內(nèi)流過同樣多的血液,那么有：f1=kv1=APS(2)21世紀(jì)教育網(wǎng)版權(quán)所有pvtS=pW1tS1(3)由(1)

18、、(2)、(3)式可得：Pi=S2/Si2XP=1/(90%)2XP=1.23P答案：壓強(qiáng)必須為1.23P.9、如下圖,有一圓柱形容器和一足夠長(zhǎng)的圓柱形金屬塊,其橫截面積S溶：S柱=3：1,容器中盛有水,金屬塊吊在一根細(xì)線下,現(xiàn)將金屬塊慢慢放入水中,問:深度到15厘米的過程中容器底部受到水的壓強(qiáng)增大多少？(面到向下放下15厘米時(shí),容器底部受到水的壓強(qiáng)增大多少？解析：(1)如圖甲所示,設(shè)水面上升的高度為Ah1,那么匕+匕=15厘米而：S容：Sti=3:1有：h1S柱=加12S柱此1=5厘米容器底部受到水的壓強(qiáng)增大了：/1=.向1=1.0M103千克/米3M9.8牛/千克父0.05米=490帕(2

19、)如圖乙所示,設(shè)水面上升的高度為&12,那么有：h2S卞=此22S柱而h2=15厘米此2=7.5厘米(1)假設(shè)圓柱形金屬塊浸入水中2)假設(shè)繩子從金屬塊底剛好接觸水容器底部受到水的壓強(qiáng)增大了：如2=Ah2=1.0M103千克/米3M9.8牛/千克M0.075米=735帕答案：(1)壓強(qiáng)增大了490帕；(2)壓強(qiáng)增大了735帕.10.測(cè)定患者的血沉,是醫(yī)學(xué)上用來幫助醫(yī)生對(duì)病情作出正確判斷的一種手段.把新鮮的血液,參加抗凝劑,靜置一定時(shí)間后形成抗凝血后,紅血球即從血漿中別離出來而下沉.設(shè)抗凝血是由紅血球和血漿組成的懸浮液,血漿的密度P0=1.0x103kg/m3,紅血球的密度P=1.3X10

20、3kg/m3.將抗凝血放進(jìn)豎直放置的血沉管內(nèi),紅血球起初在血漿中加速下沉,然后一直勻速下沉,其勻速下沉的速度稱為“血沉.正常人血沉的值大約是v=12mm/h.如果把紅血球近似看作半徑為R的小球,它在血漿中下沉?xí)r所受的粘滯阻力為f=6兀刀Ry,在室溫下y=1.8X10-3Pa?s,已知V球=4/3兀試根據(jù)以上信息解答以下問題：(1)紅血球在血漿中為什么先加速下沉、后一直勻速下沉？(2)計(jì)算紅血球半徑的大小.21世紀(jì)教育網(wǎng)版權(quán)所有解析：(1)紅血球在血漿中下沉?xí)r,受到豎直向下的重力和豎直向上的粘滯阻力和浮力；紅血球由靜止開始下沉?xí)r,速度很小,根據(jù)f=6兀yRv可知,所受的粘滯阻力也非常小,由于血漿

21、的密度p0小于紅細(xì)胞的密度p,紅血球受到的浮力小于重力,所以開始f+F浮vG,紅血球會(huì)加速下沉,隨著紅血球下沉速度變大,粘滯阻力增大,當(dāng)f+F浮=6時(shí),紅血球就會(huì)勻速下沉.(2)當(dāng)紅血球在磨架中勾踵下沉?xí)r,受到平衡力作用,因此有：£4Fq=4r樂,薩片與d-f¥楨一4-4工巴加：(F1,8X10?Fav=12*fh/L=X10-m/s,融用1.0乂6Alz3父10%或小代人上式程gXi.8XJO3P4*S.R-_=3Jw(l,3父lOks/n-ioxHr'kgy.'jia(a/k5滔；虹由球半徑的大小3X1T、.11、如下圖,圓柱形容器中盛有水.現(xiàn)將一質(zhì)量為

22、0.8千克的正方體物塊放入容器中,液面上升了1厘米.此時(shí)正方體物塊有一半露出水面.容器的橫截面積與正方體橫截面積之比為5：1,g取10牛/千克,容器壁厚不計(jì).求:(1)物塊對(duì)容器底的壓強(qiáng).(2)假設(shè)再緩緩向?qū)W帥知翻番胸:至斑避毒嚅喇柵的本酈拿裾|愉懶做赫麟底的壓強(qiáng)為零.解析：(1)設(shè)容器的橫截面積為G,正方體的橫截面積為S,正方體的邊長(zhǎng)為a,那么有:1 cV排=S>Ah=Sia2S2a=24h_=10厘米SF浮=P7KgV排=5牛GF浮F壓=300帕21世紀(jì)教育網(wǎng)版權(quán)所有SF浮=G-F浮=8牛-5牛=3牛,3需要加水1200厘米.(2)使物塊對(duì)容器底的壓強(qiáng)為零,那么增加的浮力為4所以：V

23、排=3X10-4米3需加的水：Vk=4AV排=3X10-4米3=1200厘米3答案：(1)物塊對(duì)容器底的壓強(qiáng)為300帕；(2)12、桔榻是一種利用杠桿原理取水的機(jī)械.它前端用繩系一木桶,后端系一配重物.取水時(shí)可將外徑為D,木桶高為H,水的密度為的木桶,求：P水.為了用桔棒提升裝滿水前端按下,木桶盛滿水后,借助配重,只要用較小的力上提,水桶就上來了.假定OC：OD=K桿cd的質(zhì)量不計(jì),配重A的質(zhì)量為m密度為p(p<p水)的圓柱形木桶的質(zhì)量為m木桶的(1)在水桶露出水面前,提水人至少需要用多大的力？(2)在提出水面后,提水人至少需要用多大的力？解析：(1)木桶提出水面前：由于木材的密度p&l

24、t;p水,在提出水面前,木桶受到浮力大于它的重力,所以,提水人不需要向上用力,即向上拉力為0.(或：設(shè)提水人向上拉力為Fi,木桶在水中受到的浮力：F浮=p水gV排=p水mg/p由杠桿平衡條件可得：MgOC=(mg-F浮-Fi)ODMg-F浮-F1=KMgF1=mg-F浮-KMg=mg-p水mg/p-KMg=(1-p水/p)mg-KMgc0所以提水的人不需要用力,水桶就會(huì)上浮.(2)木桶提出水面后,設(shè)提水人向上拉力為F2,由杠桿的平衡條件可得:MraOC(mg+的筑且一Fj0Dt13、小明設(shè)計(jì)了一個(gè)公廁中的自動(dòng)沖刷所的水箱.這種水箱能把自來水管持續(xù)供應(yīng)的較小流量的水儲(chǔ)藏到一定量后,自動(dòng)開啟放水閥

25、,這樣就可用較大水量沖刷便池中的污物.如圖為這種水箱的結(jié)構(gòu)示意圖,水箱底為邊長(zhǎng)l=40cm的正方形,A是一直徑di=8cm的圓形放水閥門,其質(zhì)量和厚度均可忽略不計(jì),且恰好能將排水管口蓋嚴(yán).閥門的左端用活頁固定在箱底的排水管口的邊緣,右端通過一根小的掛鉤及連桿與浮子B相連,連桿的長(zhǎng)度h0=10cmt浮子B是一外部直徑d2=8cn高H=30cnr質(zhì)量m=0.4kg的空心圓柱體.設(shè)水箱每次放水都能將水箱中的水全部放凈,試通過計(jì)算說明：(1)水箱體至少多高,水才不會(huì)從水箱上部溢出？(2)如果自來水管的流量為0.2m3/h,該水箱某次放水結(jié)束到下次開始放水的時(shí)間間隔為幾分鐘？解析：(1)浮子B對(duì)閥門A產(chǎn)

26、生一個(gè)向上的拉力,這個(gè)拉力會(huì)使浮子A向上運(yùn)動(dòng)造成閥門A翻開,水向外流出.以浮子B為研究對(duì)象,對(duì)其受力分析：受到的向下的重力、連桿對(duì)其向下拉力和向上的浮力；以閥門A為研究對(duì)象,它是一個(gè)以左端為支點(diǎn)的杠桿.動(dòng)力為連桿對(duì)其向上的拉力,動(dòng)力臂等于其直徑；阻力為水對(duì)它向下的壓力,其作用點(diǎn)在其圓心上,因此阻力臂為其半徑.：h0=10cm=0.1m,d2=8cm=0.08m,m=0.4kg,p水=103kg/m3,di=8cm=0.08m,g=10N/kg.設(shè)水箱中水面高度為h時(shí),連桿對(duì)閥門A的拉力為T,此時(shí)閥門剛好可被拉開.此時(shí)浮子B浸入水中的深度是：h-h0,排開的水的體積是：V排=$(h-h0)=g兀

27、(d2/2)2(h-h0)受到的浮力：F浮=p水g%(d2/2)2(h-h0)對(duì)浮子B根據(jù)平衡條件有：mg+T=F浮=p水git(d2/2)2(h-h°)即：0.4kgx10N/kg+T=103kg/m3x10N/kgX兀*(0.08m/2)2(h-0.1m)對(duì)放水閥門A根據(jù)杠桿的平衡條件有：Td1=p水g%(d/2)2hdi/2即：TX0.08m=103kg/m3x10N/kgX兀*(0.08m/2)2xhx0.04m聯(lián)立式可解得：h0.36m,21世紀(jì)教育網(wǎng)版權(quán)所有所以水箱體的高度要至少為0.36m.(2)當(dāng)水箱內(nèi)的水高度到達(dá)設(shè)計(jì)高度時(shí),水箱內(nèi)的水就向外排出,因此當(dāng)水管中流出的水

28、的體積等于水箱內(nèi)水到達(dá)設(shè)計(jì)高度的體積時(shí),所用的時(shí)間就是間隔的放水時(shí)間.3：邊長(zhǎng)l=40cm,Q=0.2m/h.當(dāng)水位到達(dá)設(shè)計(jì)高度時(shí),水箱內(nèi)水的體積為：V箱=l2h=(0.4m)2X0.36m=0.058m3自來水管的流量Q=0.2m3/h蓄滿一箱水所用時(shí)間t=V#首/Q=0.58m3/0.2m3/h=0.29h=17.4min所以,水箱放水的時(shí)間間隔約17.4min.答案：(1)水箱體至少0.36m,水才不會(huì)從水箱上部溢出；(2)如果自來水管的流量為0.2m3/h,該水箱某次放水結(jié)束到下次開始放水的時(shí)間間隔為17.4分鐘.14、小明在一根均勻木桿的一端纏繞少許鉛絲,使得木桿放在液體中可以豎直漂

29、浮,從而制成一支密度計(jì).將它放在水中,液面到木桿下端的距離為16.5cm,再把它放到鹽水中,液面到木桿下端的距離為14.5cm.如果所用鉛絲的體積很小,可以忽略,小明測(cè)得的鹽水密度是多少？解析：密度計(jì)既漂浮在水中,又漂浮在鹽水中,在水中的浮力和在鹽水中的浮力都等于密度計(jì)的重力.設(shè)木桿的橫截面積為S,鹽水密度為P1,密度計(jì)漂浮鹽水面時(shí),浸入鹽水中的深度為hl,密度計(jì)漂浮在鹽水面時(shí)受到浮力：F浮產(chǎn)pigV排i=pigshi,水的密度為p2,密度計(jì)漂浮水面時(shí),浸入水中的深度為h2,密度計(jì)漂浮在水面時(shí)受到浮力：F浮2=p2gV排2=p2gsh2,兩種情況下密度計(jì)都漂浮在液面上,受到浮力都等于它的重力：

30、F浮i=F浮2=G,pigshi=p2gsh2,pihi=p2h2,2i世紀(jì)教育網(wǎng)版權(quán)所有pixi4.5cm=i.0xi03kg/m3xi6.5cm,鹽水密度為：pi=i.i4Xi03kg/m3.答案：鹽水密度為i.i4Xi03kg/m3.i5、如下圖,是一個(gè)貯水箱.AO配以D為轉(zhuǎn)軸的杠桿,AO呈水平狀態(tài),A、O兩點(diǎn)間距離li=40厘米.B、O兩點(diǎn)的水平距離l2=20厘米,B、0兩點(diǎn)的豎直距離l3=15厘米；BC和AQ是能承受40牛拉力的鏈條.AQ鏈條的Q端連接一個(gè)不計(jì)重力,橫截面積為20厘米2的塞子.當(dāng)水箱中貯水的高度為40厘米時(shí),在C端施加豎直向下20牛的拉力.可以將塞子拉開.那么,為使塞

31、子能被拉開.而鏈條不被拉斷,貯水箱內(nèi)的最大貯水高度為多少？g取lO牛/千克21世紀(jì)教育網(wǎng)版權(quán)所有解析：設(shè)AO刖桿重力產(chǎn)生的力矩為M鏈條的重力不計(jì).那么M+pghSli=Fl2,M=Fl2-pghSli=80牛米當(dāng)用最大的拉力F作用在鏈條BC上.沿垂直O(jiān)B的方向拉時(shí).貯水箱中的水位最高為H如圖,那么有：解HS.=F解得：H=1.15米答案：最大貯水高度為1.15米16 .旅游用的游艇上常常備有救生衣一種顏色鮮艷的背心,并用密度比擬小的發(fā)泡材料做成內(nèi)膽,請(qǐng)你用下面給定的要求和數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)救生衣：按能救護(hù)的人的質(zhì)量為80千克設(shè)計(jì)；10%勺體積露出水面;為了保護(hù)人的平安,穿上該救生衣能使人的體積的發(fā)泡材

32、料的密度為0.01X103千克/米3；做救生衣的面料及其他輔料的質(zhì)量不計(jì)；人的密度可近似地取1X103千克/米3.問：1為什么要用顏色比擬鮮艷的面料來做救生衣？2請(qǐng)計(jì)算做一件這種救生衣的發(fā)泡材料的最小質(zhì)量.解析：1較鮮艷的顏色,如紅色或黃色,能見度較好,當(dāng)發(fā)生事故時(shí),很遠(yuǎn)的地方就能看到.2設(shè)人的質(zhì)量為m人,救生衣的發(fā)泡材料的最小質(zhì)量為m救,由浮沉條件得F浮=GF浮=F人浮+F救浮浩旗=6兆千克第17圖17 .如下圖,質(zhì)量為1千克的圓柱玻璃管,橫截面積為50厘米：玻璃管壁排開水的體積不計(jì)求：1玻璃管內(nèi)密封氣體的壓強(qiáng)為多少帕？2H為多少米？FG1千克父9.8牛千點(diǎn)解析：1p=二兄=1.96父103

33、帕SSS50M10米2p氣=p大氣+p=限氣+1.96父103帕寫成:p氣=p大氣+p=1.0仆105帕+1.96父103帕定1.03父105帕也對(duì)（2） p=：?HHW3帕小.=0.2米91.0父103千克米3M9.8?千克18、有一根粗細(xì)均勻的蠟燭,底部插入一根鐵釘,豎直地漂浮在水中,蠟燭長(zhǎng)20cm,密度09乂1U咽上端露出水面1cm.現(xiàn)將蠟燭點(diǎn)燃,求這根蠟燭燃燒到剩余多長(zhǎng)時(shí),蠟燭的火焰會(huì)被水熄滅？(鐵釘體積不計(jì))21世紀(jì)教育網(wǎng)版權(quán)所有解析：二%,明7口術(shù)自甑又;蠟燭是漂浮的二%汽即3/*%=外部G+&=P*端L'得；/O=pLG=那么柱翳(上-乃二小斜a-刃.,-.£=(琢(心_Afi)?1.0Xlkg/m：丁.9m-09X10,咽mH0.20m1.0xl03Kg/m3-0.?xW3ks/m3=0.10m=10匚m19.如下圖,在一個(gè)底面積為S的圓柱形容器中,盛有深度為h、密度為p的液體.(1)試證實(shí)：液體對(duì)底面的壓強(qiáng)為p=pgho(2)根據(jù)公式分析,液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小與哪些因素有關(guān)？(3)氣體的壓強(qiáng)與液體相似,請(qǐng)你應(yīng)用公式,根據(jù)地面的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓值估算大氣層的高度.在標(biāo)準(zhǔn)狀況(0C、一個(gè)大氣壓