初中物理压强和浮力计算题

$\mathit{Argo}$浮标广泛应用于台风预测、海洋资源开发等领域，浮标结构如图所示，坚硬壳体外下方装有可伸缩油囊，当液压式柱塞泵将壳体内的油注入油囊时，油囊排开水的体积等于注入油的体积，当油囊中的油全部被抽回壳内时，油囊体积忽略不计，已知浮标总质量为55千克，其中含油20千克，浮标壳体体积0.04米 ${}^3$，油的密度为 $0.8\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3$，海水密度取 $1.0\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3$． $g$取10牛 $/$千克。

（1）该浮标下沉20米，浮标总重力做功多少焦？

（2）液压式柱塞泵将壳体中的油全部注入油囊时，浮标最终露出水面的体积为多少米 ${}^3$？

我市某些餐厅用只能机器人送餐，送餐机器人的部分参数如表所示。

功能	迎宾、送餐等
质量	$50\mathit{kg}$
移动速度	$0.2~0.6m/s$
电池容量	$12\mathit{Ah}$
功率	最大功率 $100W$
工作电压	$24V$
最大送餐质量	$15\mathit{kg}$

（1）机器人身上有感应红外线信息的接收器，以便接受信息，则该接收器相当于反射弧中的　　。

（2）机器人底盘的轮子与水平地面接触的总面积为0.01米 ${}^2$，求机器人水平运送3千克物体（含餐盘）时，对地面产生的压强；

（3）如果该机器人以最大功率在水平地面上以0.4米 $/$秒的速度匀速前进10秒，求机器人行进过程中受到地面对它的阻力。

鸟撞飞机事件时有发生，是不是它们“瞎”了？研究发现雨燕等鸟类具有边飞边睡的能力，甚至还能长时间张开一只眼睛来观察飞行路径，避免与其它鸟类或物体碰撞。研究还发现，某种鸟类只有距离运动的物体 $30m$内才逃离。由于飞机速度很快，所以它们就没有足够的时间来逃离，而引起撞机事件。综合上述信息，回答下列问题：

（1）数据显示，一只 $0.5\mathit{kg}$的鸟正面撞在迎面飞来的速度为 $720\mathit{km}/h$的飞机上，就会产生 $1.6\times {10}^{4}N$撞击力，对飞机造成损伤。假如撞击面积为 $0.01m^2$，计算该鸟撞击飞机的压强。

（2）如表是三种材料的相关参数，从飞机承受鸟类撞击能力和飞机自身重量考虑，最适宜用来制造飞机的材料是　　。

性质	材料 $A$	材料 $B$	材料 $C$
抗压性 $(N/m^2)$	$1.2\times {10}^4$	$1.6\times {10}^4$	$2.0\times {10}^4$
密度 $(\mathit{kg}/m^3)$	$1.2\times {10}^3$	$4.0\times {10}^3$	$1.2\times {10}^3$

（3）如图，一架飞机以 $720\mathit{km}/h$的速度向正前方 $O$点的鸟迎头飞去，则飞机的头 $A$点到达 $O$点位置所需的时间是　　 $s$，这也就是飞机留给该鸟逃离 $O$点的时间。

（4）天空自古以来都是鸟类的地盘，能够长时间飞行的鸟类有边飞边睡的能力是它们　　飞行生活的表现，是自然选择的结果。根据达尔文进化论推测，随着空中高速飞行器的增多，很多很多年后，鸟类　　（选填“可能”或“不可能” $)$具有更强的躲避高速飞行器的能力。

如图甲所示，是小科家的“懒人花盆”。它的外面是一个储水盆，里面是一个栽培盆，栽培盆中有一圆柱体浮子能在光滑的管中自由上下运动，浮子的顶端可显示水位高低，栽培盆底的陶粒通过渗透与蒸发的原理起到吸水和透气的作用，从而为土壤提供水分。“懒人花盆”的原理图可简化成图乙。已知浮子重为 $0.02N$，横截面积为 $0.5c{m}^2$．请回答下列问题：

（1）从植物细胞吸水或失水原理分析，若储水盆内所用营养液浓度过高，会导致植物细胞　　。

（2）浮子在水中漂浮时，浸入水中的深度是多少？

（3）当储水盆内盛有密度比水大的营养液时，营养液对漂浮的浮子底面的压强多大？

如图甲所示，是小科家的“懒人花盆”。它的外面是一个储水盆，里面是一个栽培盆，栽培盆中有一圆柱体浮子能在光滑的管中自由上下运动，浮子的顶端可显示水位高低，栽培盆底的陶粒通过渗透与蒸发的原理起到吸水和透气的作用，从而为土壤提供水分。“懒人花盆”的原理图可简化成图乙。已知浮子重为 $0.02N$，横截面积为 $0.5c{m}^2$．请回答下列问题：

（1）从植物细胞吸水或失水原理分析，若储水盆内所用营养液浓度过高，会导致植物细胞　　。

（2）浮子在水中漂浮时，浸入水中的深度是多少？

（3）当储水盆内盛有密度比水大的营养液时，营养液对漂浮的浮子底面的压强多大？

“童话云和”盛产木制玩具，是著名的木玩之城。小科同学从某玩具厂得到三块相同的积木，利用该积木和简单的器材在家里进行了“科学小实验”。请分析回答：

（1）称得一块积木的质量为144克，测得该积木的长10厘米、宽6厘米、高4厘米，则积木的密度为　　克 $/$厘米 ${}^3$；

（2）当将积木搭成如图三种方式时，积木对水平地面的压强大小关系为　　（用 $p_{甲}$、 $p_{乙}$、 $p_{丙}$表示）；

（3）把一块积木放入水中，若要使积木的上表面恰好浸没，则在积木上至少要施加多大的力？

2017年5月5日，大飞机 $C919$首飞任务的完成，标志着我国航空工业向前迈进一大步。 $C919$主要性能参数如表所示：

中国商飞 $C919$
最大载重	77.3吨
巡航速度	$0.78-0.8$马赫（相当于 $954\mathit{km}/h$到 $980\mathit{km}/h)$
巡航高度	12100米
最长航程	5555公里
最多座椅数	190个

（1）上海到广州的空中距离大概是 $1470\mathit{km}$，若全程以最大巡航速度匀速飞行，则 $C919$从上海到广州大约需多长时间？

（2）当 $C919$发动机总推力达到 $2\times {10}^{5}N$，飞行速度达到 $954\mathit{km}/h$时， $C919$发动机的总输出功率是多少？

（3）当 $C919$以最大载重停在机场时，轮胎与地面的总接触面积大约为 $0.1m^2$，则 $C919$对地面的压强约多少？

小金学了浮力的知识后，想制造一台浮力秤，他将一段密度为 $0.5\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3$，粗细均匀的木料，先进行不吸水处理，再将其竖立水中，如图所示，这段木料长为40厘米，横截面积为0.1米 ${}^2$，其上表面可以作为秤盘 $(g=10$牛 $/$千克），问：

（1）质量为0的刻度线的位置在哪里？

（2）距离上表面10厘米处的刻度对应的质量为多少？

某水底打捞作业中，需将一长方体石柱从水底匀速打捞出水，如图是吊车钢丝绳拉力 $F$随石柱下表面距水底深度 $h$变化的图象，（水的阻力忽略不计， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$求：

（1）石柱浸没在水中受到的浮力；

（2）石柱未露出水面前，在水中上升 $2m$钢丝绳拉力所做的功；

（3）在水底时石柱上表面受到的水的压强。

如图所示，置于水平桌面上的容器，底面积为 $200c{m}^2$，未装水时的质量为 $0.2\mathit{kg}$。容器盛水后水面的高度为 $15\mathit{cm}$，容器对桌面的压强为 $1.1\times {10}^3\mathit{Pa}$，求水对容器向上的压力。（已知 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$，忽略容器壁的厚度）

用如图所示的装置将浸没在水中、质量为 $0.85\mathit{kg}$的物体以 $0.1m/s$的速度匀速提升 $0.2m$，弹簧测力计的示数为 $3N$，不计绳子和滑轮的重及摩擦，假设物体始终未露出水面。（已知 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$求：

（1）物体受到的浮力；

（2）物体的密度；

（3）拉力的功率。

目前，世界上能够制造潜水深度6000米潜水器的国家仅有中国、美国、日本、法国和俄罗斯，我国研制的“蛟龙号”潜水器曾经载人深潜7062米，创造了世界同类作业型潜水器最大下潜深度记录，取 ${\rho }_{\mathit{海水}}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，求：

（1）在 $7000m$的深度，潜水器受到的海水压强为多少，合多少个标准大气压；

（2）若“蛟龙号”上有一个 $50c{m}^2$的观察窗，在 $7000m$深度时观察窗受到的海水压力为多大；

（3）若“蛟龙号”从 $7000m$深度上浮至水面用时6小时56分40秒，它上浮的平均速度。

中国首艘国产航母 $001A$于2017年4月26日正式下水（如图）。下水方式采用了漂浮式下水，这也是现代航母建造中普遍使用的下水方式。漂浮式下水是打开闸门让海水注入船坞（停泊、修理或制造船只的地方），船依靠浮力浮起后驶离船坞。 $(g$取 $10N/\mathit{kg}$，海水密度取 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$问：

（1）航母 $001A$设计满载排水量约7万吨，那么它满载时受到的浮力是多少？

（2）水面下 $4m$处海水产生的压强是多少？

（3）一位质量为 $60\mathit{kg}$的歼15舰载机飞行员来到航母的水平甲板上，若双脚与甲板的接触面积是 $0.04m^2$，则他双脚站立时对甲板的压强是多少？

如图所示，在容器底部固定一轻质弹簧，弹簧上端连有一边长为 $0.1m$的正方体物块 $A$，当容器中水的深度为 $30\mathit{cm}$时，物块 $A$有 $\frac{3}{5}$的体积露出水面，此时弹簧恰好处于自然伸长状态 $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。求：

（1）物块 $A$受到的浮力；

（2）物块 $A$的密度；

（3）往容器内缓慢加水，至物块 $A$刚好浸没水中，立即停止加水，此时弹簧对木块 $A$的作用力 $F$。

如图所示，用细线将正方体 $A$和物体 $B$相连放入水中，两物体静止后恰好悬浮，此时 $A$上表面到水面的高度差为 $0.12m$。已知 $A$的体积为 $1.0\times {10}^{-3}{m}^3$，所受重力为 $8N$； $B$的体积为 $0.5\times {10}^{-3}{m}^3$．（水的密度 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$求：

（1）水对正方体 $A$上表面的压强；

（2）物体 $B$的重力；

（3）细线对物体 $B$的拉力。