(2)若“蛟龙号”上有一个50cm2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。
(3)上浮时间:t=6小时56分40秒=6×3600s+56×60s+40s=25000s,上浮的平均速度:
v?S7000m??0.28m/s。 t25000s答:(1)潜水器受到的海水压强为7×107Pa,合700个标准大气压; (2)观察窗受到的海水压力为3.5×105N; (3)它上浮的平均速度0.28m/s。 三、大气压强
【典例3】(2017?襄阳)已知球体表面积计算公式为4πR2,R为球体的半径;若地球半径取6.0×106m,
π取3.0,标准大气压取1.0×105Pa,我们可以估算出大气层的重力为 N(结果用科学计数法表示)。
【解析】根据S=4πR2求出地球的表面积,又知道标准大气压,根据F=pS求出大气压对地球表面的压力,即为地球大气层的总重力。
【答案】解:地球的表面积:S=4πR2=4×3.0×(6.0×106m)2=4.32×1014m2, 标准大气压取1.0×105Pa,由p?F可得,大气对地球表面的压力:
SF=p0S=1.0×105Pa×4.32×1014m2=4.32×1019N
地球大气层的总重力等于大气层对地球表面的压力,即G=F=4.32×1019N。 故答案为:4.32×1019。
一、压强
1.(2017?遵义)为了美化教室环境,小华同学从家里带来了一盆盆栽花卉,放于水平窗台上,盆栽花卉的总质量为2kg,花盆底面与水平窗台的接触面积为200cm2,则该花盆对窗台的压强为 Pa;小华
每周一都要给花浇一次水,浇水后与浇水前相比较,花盆对窗台的压强将 (g取10N/kg)。
2.(2017?益阳)如图所示,把饮料吸管A插入盛水的杯中,另一根吸管B的管口贴靠在A管的上端;往B管中吹气,可以看到A管中的水面上升。这是因为A管上端口附近空气压强变 (填“大”或“小”)的缘故;当杯内水的深度为10cm时,杯底受到水的压强大小为 Pa。(g取10N/kg)
3.(2017?岳阳)今年5月13日,小明参加了我市“环南湖健步行”活动,小明的质量为50kg,双脚与地面的总接触面积为0.04m2 。求:
(1)小明所受的重力大小;
(2)小明双脚站立在水平地面时对地面的压强;
(3)小明的体积(人的密度跟水的差不多,取小明的密度为1.0×103kg/m3)。
4.(2017?辽通)将一未装满水密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如图所示,瓶盖的面积是8cm,瓶底的面积是28cm,瓶重和厚度忽略不计(g取10N/kg)。求:(1)倒立放置时瓶盖所受水的压力和压强;
(2)倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强。
5.(2017?衢州)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0.5kg的鸟正面撞在迎面飞来的速度为720km/h的飞机上,就会产生1.6×104N撞击力,对飞机造成损伤.假如撞击面积为0.01m2,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 抗压性(N/m) 密度(kg/m) 3222
材料A 1.2×10 1.2×10 34材料B 1.6×10 4.0×10 34材料C 2.0×10 1.2×10 34(3)如图,一架飞机以720km/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。
6.(2017·成都)如图1所示,置于水平地面的薄壁容器上面部分为正方体形状,边长l1=4cm,下面部分也为正方体形状,边长l2=6cm,容器总质量m1=50g,容器内用细线悬挂的物体为不吸水的实心长方体,底面积S物=9cm,下表面与容器底面距离l3=2cm,上表面与容器口距离l4=1cm,物体质量m2=56.7g。现往容器内加水,设水的质量为M,已知ρ水=1.0×10kg/m,g=10N/kg。
3
3
2
(1)当M=58g时,水面还没有到达物体的下表面,求此时容器对水平地面的压强; (2)当M=194g时,求水对容器底部的压力;
(3)当0≤M≤180g时,求出水对容器底部的压力F随M变化的关系式,并在图2中作出F-M图象。 7.(2017?辽通)将一未装满水密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如图所示,瓶盖的面积是8cm2,瓶底的面积是28cm2,瓶重和厚度忽略不计(g取10N/kg)。求:
(1)倒立放置时瓶盖所受水的压力和压强; (2)倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强。
8.(2017?福建)学校进行“注模”艺术品的展示活动。小闵同学制作一底部面积S=2×10m,高h=0.15m的作品,将密度ρ=0.8×10kg/m的某种液体注入磨具内,用了体积V=5×10﹣4m3的液体,如图所示,g取10N/kg,求:
(1)成型前液体对模具底部的压强p1;
(2)成型作品放在水平桌面上,对桌面的压强p2。
9.(2017?遵义)为了美化教室环境,小华同学从家里带来了一盆盆栽花卉,放于水平窗台上,盆栽花卉的总质量为2kg,花盆底面与水平窗台的接触面积为200cm2,则该花盆对窗台的压强为 Pa。小华每周一都要给花浇一次水,浇水后与浇水前相比较,花盆对窗台的压强将 (g取10N/kg)。
10.(2017?长春)在水平地面上,用50N的水平拉力拉着重为200N的木箱沿拉力的方向前进20m,木
﹣32
3
3
箱与地面的接触面积为0.2m。求:
(1)拉力做的功; (2)木箱对地面的压强。
11.(2017·淄博)学校新进了一批实验器材准备实验操作考试,同学们帮忙搬运,小明背着10kg的实验器材从一楼走到三楼的实验室。已知小明自身质量为50kg,每只脚与地面的接触面积为150cm,每层楼高为3m(g=10N/kg)。求:
(1)小明背着实验器材站立时对水平地面的压强; (2)小明搬运实验器材做功的效率(精确到1%)。 二、液体压强
12.(2017·杭州)小金学了浮力的知识后,想制造一台浮力杆,他将一段密度为0.5×10千克/米,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,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?
13.(2017·六盘水)如图甲所示,水平桌面上有一底面积为5.0×10m的圆柱形容器,容器中装有一定量的水,现将一个体积为5.0×10m的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上,浸入水中的体积为4.0×10m;求:
(1)物块受到的浮力; (2)物块的质量;
14.(2017·怀化)2017年5月23日,我国“蛟龙号”载人潜水器在马里亚纳海沟北坡下潜。有史以来,首次对4000米级的玛利亚纳海沟进行深入的现场探查,首次观察到4811米的海底世界。当“蛟龙号”载人潜水器下潜到4000m时(g=10N/kg,ρ
海水-53-53
-32
2
3
3
2
2
=1.03×103kg/m3),求:
(1)“蛟龙号”载人潜水器所受海水的压强;
(2)“蛟龙号”载人潜水器上某个观测孔面积约为0.03m,该观测孔受到海水的压力; (3)“蛟龙号”载人潜水器体积大约50m3,它受到的浮力。
15.(2017·贵港)如图所示,高为0.3m的圆柱形容器内盛有0.1m深的水。现将一密度为2×10kg/m,底面积为S0m,高为0.15m的圆柱形物块竖直放入水中,已知容器底面积为物块底面积的5倍,则物块静止在水中时(物块与容器底不密合),物块受到的浮力为 N,水对容器底的压力为 N(水的密度为1.0×10kg/m,g取10N/kg)。
16.(2017?遵义)我国自主设计研发的“蚊龙”号载人深潜器不断刷新潜水深度纪录,为我国探究深
3
3
2
3
3
2
海海洋资源提供了大量宝贵资料。“蛟龙”号的一些主要参数如表所示,蚊龙”号可在潜水器外搭载几块压载铁块作无动力下潜。在一次下潜中,搭载3名乘员下潜到7200m深处作业,3名乘员总质量为180kg,自带装备总质量为220kg,海水密度取1.0×10kg/m,压载铁的密度为7.9×10kg/m,g取10N/kg。求:
项目 规格 空重 最大负荷 乘员 参数 长8.2m,宽3.0m,高3.4m 22t(不含乘员、装备、压载铁块) 220kg(不含乘员) 准载3人,每人不超过80kg 3
3
3
3
(1)“蚊龙”号搭载3名乘员及装备 (不含压载铁块)时的总质量; (2)“蚊龙”号下潜到顶部距海面7200m 深处时顶部受到海水的压强;
(3)“蛟龙”号潜水器无动力下潜时,需在外部搭载4块压载铁块,每块压载铁块的质量为3.16×10kg,无动力下潜时整个潜水器受到的浮力多大。
17.(2017·河北)如图所示,薄壁圆柱形容器置于水平地面,容器底面积S=8×10m,容器高0.2m,内盛0.17m深的水。A1和A2为两个均匀实心立方体物块(不吸水),A1的质量为0.185kg,A2的体积为3.2×10m,(已知ρ水=1.0×10kg/m,g取10N/kg)。
(1)水对容器底部的压力为多少?
(2)将A1释放,沉浸在水中,静止后受到容器底对它的支持力为0.6N,求A1的体积。 (3)只将A2缓慢浸入在水中,当水对容器底部的压强最大时,A2的密度至少为多少?
18.(2017?上海)甲、乙两个薄壁圆柱形容器(容器足够高)置于水平地面上。甲容器的底面积为6×10米,盛有质量为8千克的水,乙容器盛有深度为0.1米、质量为2千克的水。
①求乙容器中水的体积V乙。 ②求乙容器底部受到水的压强P乙。
③现从甲容器中抽取部分水注入乙容器后,甲、乙两容器底部受到水的压力相同,求抽水前后甲容器底部受到水的压强变化量△P甲。
19.(2017·天津)某同学制作了一个“浮子”。他用质量为2m、高为h、横截面积为2S的质地均匀实心圆柱体,将其中间挖掉横截面积为S、高为h的圆柱体,做成”空心管“;然后用另一个不同材质、质地均匀的实心圆柱体将管的空心部分恰好填满,做成:“浮子”,如图1所示。将”浮子“放入盛有足量水、底面积为S0的圆柱形薄壁容器中。“浮子”刚好悬浮在水中,如图2所示。已知水的密度为ρ0,请解答下列问题:
(1)该“浮子”的平均密度是多少?
(2)实验中,组成“浮子”的“空心管”和“填充柱体”在水中完全脱
﹣2
2
﹣43
3
3
﹣32
4
离,致使容器中水面高度发生了变化,待水面恢复稳定后,水对容器底部的压强变化了多少?
三、大气压强
20.(2017?安徽)如图所示,将一把薄木尺的长度用多层报纸紧密地覆盖在水平桌面上,已知报纸的上表面积为0.25m,则大气对报纸上表面的压力为 N;在木尺右端快速施加竖直向下的力F,要将报纸掀开,则力F至少为 N(假设报纸对木尺的压力全部作用在木尺的最左端,大气压取1.0×10pa,报纸和薄木尺的重力忽略不计)。
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