20. (6 分)如图所示为某实验小组探究“浮力大小跟哪些因素有关”的实验过程。
(1) 金属块浸没在盐水中时,受到的浮力是
(2) 分析图乙、丙可知浮力的大小跟
(3) 分析
(4) 由上述实验可知,该金属块的密度是
(1) 金属块浸没在盐水中时,受到的浮力是
2.4
N。(2) 分析图乙、丙可知浮力的大小跟
排开液体的体积
有关。(3) 分析
丙、丁
两图可知,浸在液体中的物体所受到的浮力大小跟液体的密度有关。(4) 由上述实验可知,该金属块的密度是
2.4×10³
$kg/m^{3}$。答案：20. (1)2.4 (2)排开液体的体积 (3)丙、丁 (4)2.4×10³
21. (8 分)园艺博览会期间,为迎接八方游客,某园区内的环卫工人每天清晨都驾驶洒水车对周边道路进行清扫。某型号的洒水车空车质量是 3.5 t,水罐容积为$4m^{3}$,装满水时车轮与地面的总接触面积为$0.6m^{2}$。($g$取$10N/kg$)
(1) 该洒水车装满水时的总质量是多少?
(2) 该洒水车装满水时对地面的压强有多大?
(1) 该洒水车装满水时的总质量是多少?
(2) 该洒水车装满水时对地面的压强有多大?
答案：21. (1)由ρ=$\frac{m}{V}$可知，洒水车装满水时水的质量m水=ρ水V=1.0×10³kg/m³×4m³=4×10³kg，洒水车和水的总质量m总=m车+m水=3.5×10³kg+4×10³kg=7.5×10³kg (2)洒水车和水的总重力G总=m总g=7.5×10³kg×10N/kg=7.5×10⁴N；该洒水车装满水时对地面的压力F=G总=7.5×10⁴N；该洒水车装满水时对地面的压强p=$\frac{F}{S}$=$\frac{7.5×10⁴N}{0.6m²}$=1.25×10⁵Pa
解析：
(1)由$\rho=\frac{m}{V}$得，洒水车装满水时水的质量$m_{\mathrm{水}}=\rho_{\mathrm{水}}V=1.0×10^{3}\mathrm{kg/m}^{3}×4\mathrm{m}^{3}=4×10^{3}\mathrm{kg}$，洒水车空车质量$m_{\mathrm{车}}=3.5\mathrm{t}=3.5×10^{3}\mathrm{kg}$，总质量$m_{\mathrm{总}}=m_{\mathrm{车}}+m_{\mathrm{水}}=3.5×10^{3}\mathrm{kg}+4×10^{3}\mathrm{kg}=7.5×10^{3}\mathrm{kg}$
(2)总重力$G_{\mathrm{总}}=m_{\mathrm{总}}g=7.5×10^{3}\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=7.5×10^{4}\mathrm{N}$，对地面的压力$F=G_{\mathrm{总}}=7.5×10^{4}\mathrm{N}$，压强$p=\frac{F}{S}=\frac{7.5×10^{4}\mathrm{N}}{0.6\mathrm{m}^{2}}=1.25×10^{5}\mathrm{Pa}$
(2)总重力$G_{\mathrm{总}}=m_{\mathrm{总}}g=7.5×10^{3}\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=7.5×10^{4}\mathrm{N}$，对地面的压力$F=G_{\mathrm{总}}=7.5×10^{4}\mathrm{N}$，压强$p=\frac{F}{S}=\frac{7.5×10^{4}\mathrm{N}}{0.6\mathrm{m}^{2}}=1.25×10^{5}\mathrm{Pa}$
22. (8 分)某导弹驱逐舰满载时的排水量约为$7×10^{3}t$,当驱逐舰以 72 km/h 的速度匀速直线航行时,受到的阻力是自身总重力的 1%。(海水密度近似取$1.0×10^{3}kg/m^{3}$,$g$取$10N/kg$)
(1) 驱逐舰满载时,受到的浮力是多少?
(2) 驱逐舰满载时,排开海水的体积是多少?
(3) 驱逐舰满载时以 72 km/h 的速度匀速航行,受到的牵引力是多少?
(1) 驱逐舰满载时,受到的浮力是多少?
(2) 驱逐舰满载时,排开海水的体积是多少?
(3) 驱逐舰满载时以 72 km/h 的速度匀速航行,受到的牵引力是多少?
答案：22. (1)驱逐舰满载时，其受到的浮力F浮=G排=m排g=7×10³×10³kg×10N/kg=7×10⁷N (2)由F浮=ρ海水gV排可得，驱逐舰满载时排开海水的体积V排=$\frac{F浮}{ρ海水g}$=$\frac{7×10⁷N}{1.0×10³kg/m³×10N/kg}$=7×10³m³ (3)驱逐舰匀速直线航行时，水平方向上受到的牵引力和阻力是一对平衡力，竖直方向上受到的重力和浮力是一对平衡力，由二力平衡条件可知，驱逐舰的重力G=F浮=7×10⁷N，结合题意可知驱逐舰受到的牵引力F=f=1%G=1%×7×10⁷N=7×10⁵N
解析：
(1)驱逐舰满载时受到的浮力：$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{排}}=m_{\mathrm{排}}g=7×10^{3}×10^{3}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=7×10^{7}\ \mathrm{N}$
(2)由$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{海水}}gV_{\mathrm{排}}$可得，排开海水的体积：$V_{\mathrm{排}}=\frac{F_{\mathrm{浮}}}{\rho_{\mathrm{海水}}g}=\frac{7×10^{7}\ \mathrm{N}}{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}}=7×10^{3}\ \mathrm{m}^{3}$
(3)驱逐舰匀速航行时，牵引力与阻力平衡，$F=f=1\%G$，且$G=F_{\mathrm{浮}}=7×10^{7}\ \mathrm{N}$，则牵引力：$F=1\%×7×10^{7}\ \mathrm{N}=7×10^{5}\ \mathrm{N}$
(2)由$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{海水}}gV_{\mathrm{排}}$可得，排开海水的体积：$V_{\mathrm{排}}=\frac{F_{\mathrm{浮}}}{\rho_{\mathrm{海水}}g}=\frac{7×10^{7}\ \mathrm{N}}{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}}=7×10^{3}\ \mathrm{m}^{3}$
(3)驱逐舰匀速航行时，牵引力与阻力平衡，$F=f=1\%G$，且$G=F_{\mathrm{浮}}=7×10^{7}\ \mathrm{N}$，则牵引力：$F=1\%×7×10^{7}\ \mathrm{N}=7×10^{5}\ \mathrm{N}$