九年级物理解答题液体的压强的计算｜试题答案与解析

九年级物理解答题一般

题目

近日,中国嫦娥六号完成了人类首次月背

\left(the far side ofthe moon\right)

月壤的采集,标志着中国建设月球基地更近了一步.为了确保月球基地建设的顺利进行,登月宇航员的训练也是很有必要的,其中浮力水槽训练可以帮助宇航员尽快适应月球的低重力环境.训练用的宇航服完全密封,且充入适当气体保持在水中体积不会被压缩,如图所示.已知宇航员质量

51kg

,宇航服

120kg

,训练时宇航服排开水的体积为

0.150m^{3}(

不含配重）,

\rho _{衣}=1\times 10^{3}kg/m^{3}

g

取

10N/kg

,求:

(1)

宇航员在水中

5m

深处受到的水的压强；

(2)

不带配重时,宇航员对池底的压力；

(3)

若要训练宇航员适应月球环境下的行走,需要宇航服外挂配重来模拟月球重力,即使得宇航员（含宇航服、配重）静止时对水平池底的总压力是其总重力的

\frac{1}{6}

.已知配重的体积

0.005m^{3}

,求配重的密度.

知识点：液体的压强的计算章节：未标注

答案与解析

答案

（1）已知水的深度

h=5m

，则宇航员在水中

5m

深处受到的水的压强

p=\rho gh=1\times 10^{3}kg/m^{3}\times 10N/kg\times 5m=5\times 10^{4}Pa

；

(2)

已知训练时，宇航服排开水的体积为

V_{排}=0.150m^{3}

，根据阿基米德原理可知，宇航员受到的浮力：

F_{浮}=\rho _{液}gV_{排}=1\times 10^{3}kg/m^{3}\times 10N/kg\times 0.150m^{3}=1500N

，
宇航员与宇航服受到的总重力：

G=(m_{人}+m_{服})g=\left(51kg+120kg\right)\times 10N/kg=1710N

，
所以宇航员受到的池底的支持力：

F_{支}=G-F_{浮}=1710N-1500N=210N

，
宇航员对池底的压力与池底对宇航员支持力是一对相互作用力，因此

F_{压}=F_{支}=210N

；

(3)

已知宇航员（含宇航服、配重）静止时对水平池底的总压力是其总重力的

\frac{1}{6}

，即

F_{压}=\frac{1}{6}G_{总}

，即

G_{总}-F_{总浮}=\frac{1}{6}G_{总}

，

F_{总浮}=\frac{5}{6}G_{总}

，即

\rho _{液}gV_{排}=\frac{5}{6}G_{总}

，

1\times 10^{3}kg/m^{3}\times 10N/kg\times (0.150m^{3}+0.005m^{3})=\frac{5}{6}(51kg+120kg+\rho _{配重}\times 0.005m^{3})\times 10N/kg

，解得：

\rho _{配重}=3.0\times 10^{3}kg/m^{3}

。
答：（1）宇航员在水中

5m

深处受到的水的压强为

5\times 10^{4}Pa

，

\left(2\right)

不带配重时，宇航员对池底的压力为

210N

，

\left(3\right)

配重的密度为

3.0\times 10^{3}kg/m^{3}

。

解析