初中物理阿基米德原理的应用试题

2017年5月30日，“蛟龙”号载人潜水器在世界最深处的马里亚纳海沟下潜，最大潜深6699米。在同一深度，液体向各个方向的压强大小　    　（选填“相同”或“不同”），潜水器在海面下下潜过程中浮力　    　（选填“变大”、“不变”或“变小”），下潜到水下6000m时，受到海水的压强为　    　Pa（海水密度取1.0×10³kg/m³）。

园园煮汤圆时发现，生汤圆放入锅内，由于浮力　    　（选填“大于”或“小于”）重力而下沉；煮熟的汤圆因其内部受热膨胀，浮力　    　（选填“增大”或“减小”），汤圆上浮。若一个汤圆的体积约为20cm³，那么它在上浮过程中（未露出水面）所受浮力约为　    　N（g取10N/kg）。

“怀丙捞铁牛”的故事中，为了捞起陷入河底淤泥中的铁牛，怀丙用了如图所示的装置：将一根粗木头固定在两只装满泥沙的船之间，再用粗铁链分别套在木头和铁牛上且使铁链绷直。逐渐抛卸出船上的泥沙，铁牛被铁链从淤泥中拔出。请你分析说明抛沙后铁牛能被拔出的原因。（不考虑水的流动，泥沙对水密度的影响）

如图所示重力不计的轻杆AOB可绕支点O无摩擦转动，当把甲乙两物体如图分别挂在两个端点A、B上时，轻杆恰好在水平位置平衡，此时乙物体刚好完全浸没在装有水的容器里且水未溢出，物体乙未与容器底接触，已知轻杆长2.2m，支点O距端点B的距离为1.2m，物体甲的质量为8.28kg，物体乙的体积为0.001m ³．（g＝10N/kg。忽略绳重，不计弹簧测力计的重力）

求：（1）甲物体的重力；

（2）乙物体受到水的浮力；

（3）弹簧测力计的示数；

（4）乙物体的密度。

如图所示，已知重为10N的长方体木块静止在水面上，浸入在水中的体积占木块总体积的 $\frac{4}{5}$（g取10N/kg）。

（1）求木块所受到的浮力大小；

（2）若木块下表面所处的深度为0.2米，求木块下表面受到水的压强；

（3）若要将木块全部浸没水中，求至少需要施加多大的压力。

一个空心小铁球放在盛水的烧杯中置于铁棒AB的上方，绕在铁棒上的线圈连接如图所示的电路，开关S闭合后，空心小铁球仍漂浮在水面上，此时A端为电磁铁的 　 　极，当滑片P向左滑动，空心小铁球所受浮力 　    　（选填"增大"、"减小"或"不变"）

如图甲所示，水平放置的方形容器里有一个重为8N、棱长为10cm的正方体物块M，M与容器底部不密合。以5mL/s的恒定水流向容器内注水，容器中水的深度h随时间t的变化关系如图乙所示（g＝10N/kg），则：当t＝140s时，物块M在水中处于 　 　（选填"沉底"、"悬浮"或"漂浮"）状态；当t＝140s时，水对容器底部的压力大小是 　    　；图乙中a的值是 　     　；40～140s时段，浮力对物体做功是 　     　。

两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体，把甲乙两球分别轻轻放入两杯液体，最后处于如图所示状态。甲、乙排开液体的重力相等，甲、乙所受浮力相比（    ）

A．	甲所受浮力更大
B．	乙所受浮力更大
C．	甲、乙所受浮力一样大
D．	不知道液体密度无法比较浮力大小

阅读下列短文，回答问题。

可燃冰

可燃冰是一种新型能源，主要成分是甲烷和水，分布在深海沉积物里或陆域的永久冻土中，如图所示。可燃冰形似冰块却能燃烧，燃烧后几乎不产生任何残渣。1m ³的可燃冰分解后可释放出约0.8m ³的水和164m ³的天然气，天然气中甲烷的含量占80%～99.9%。

可燃冰的生成有三个基本条件：首先要求低温，可燃冰在0﹣10℃时生成，超过20℃便会分解，海底温度一般保持在2～4℃左右；其次是高压，可燃冰在0℃时，只需海水产生29个标准大气压即可生成，而以海洋的深度，此高压容易保证；最后是充足的气源，海底的有机物沉淀，其中丰富的碳经过生物转化，可产生充足的气源。在温度、压强、气源三者都具备的条件下，可燃冰就会生成。

请回答下列问题：[1个标准大气压取1×10 ⁵Pa，海水的密度取1×10 ³kg/m ³，g取10N/kg。c _水＝4.2×10 ³J/（kg•℃），甲烷的热值取4.2×10 ⁷J/m ³]

（1）可燃冰的主要成分是 　       　。

（2）若要在0℃的海底生成可燃冰，海水的深度至少要 　        　m。

（3）如图所示，海底上有一块体积为100m ³且底部与海底紧密相连的可燃冰A，其受到海水的浮力为 　     　N。

（4）0.5m ³的可燃冰分解后，其中的甲烷完全燃烧放出的热量，在标准大气压下，至少可以将质量为 　      　kg温度为20℃的水加热至沸腾。

学校创新实验小组欲测量某矿石的密度，而该矿石形状不规则，无法放入量筒，故选用水、烧杯、天平（带砝码和镊子）、细线、铁架台等器材进行实验，主要过程如下：

（1）将天平放置在水平桌面上，把游码拨至标尺的 　    　处，并调节平衡螺母，使天平平衡。

（2）将装有适量水的烧杯放入天平的左盘，先估计烧杯和水的质量，然后用 　 　往天平的右盘 　    　（选填"从小到大"或"从大到小"）试加砝码，并移动游码，直至天平平衡，这时右盘中的砝码和游码所在的位置如图甲所示，则烧杯和水的总质量

为 　    　g。

（3）如图乙所示，用细线系住矿石，悬挂在铁架台上，让矿石浸没在水中，细线和矿石都没有与烧杯接触，天平重新平衡时，右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为144g，则矿石的体积为 　     　m ³．（ρ _水＝1.0×10 ³kg/m ³）

（4）如图丙所示，矿石下沉到烧杯底部，天平再次平衡时，右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为174g，则矿石的密度为 　     　kg/m ³。

如图甲所示，弹簧测力计通过细线拉着正方体物块缓慢浸入某未知液体中，物块受到的拉力F与其下表面浸入液体中的深度h之间的关系如图乙所示。则物块受到的重力为 　     　N，物块刚好浸没在液体中时其下表面浸入的深度为 　    　cm，未知液体的密度为 　    　kg/m ³．（g取10N/kg，木块在下降过程中不考虑液面的变化）

把边长L＝0.5m、密度ρ _A＝0.6×10 ³kg/m ³的正方体A放入底面积为S＝1m ²的盛水容器中，如图甲所示，将物块B轻放在A的上面，容器中的水面上升了0.01m，如图乙所示，则物块B的质量为 　 　kg；在这个过程中，A重力做功的大小为 　 　J．已知ρ _水＝1.0×10 ³kg/m ³，g取10N/kg。

体积相同而材料不同的小球甲、乙、丙、丁，静止在容器的水中，如图所示。这四个小球所受的浮力分别为F _甲、F _乙、F _丙、F _丁，则（　　）

A．

F 甲＝F 乙

B．

F 甲＜F 丁

C．

F 乙＞F 丙

D．

F 丙＞F 丁

用细线竖直拉着一长方体物体，将物块从盛满水的烧杯上方缓慢下降直至完全浸没水中，物块下降过程中，所受拉力F随下降高度h的变化关系如图所示，求：

（1）物块的重力；

（2）物块受到的最大浮力；

（3）当物块刚好完全浸没时，物块下表面受到水的压强。

“贵阳至南宁高速铁路”项目于2016年12月开工，全线长约512km，设计最高行车速度达350km/h。该高铁线途径河池市的环江、金城江、都安等地，预计2021年正适通车运行，通车后河池市将步入高铁时代。建设中用到的某种起重机的结构示意图如图所示，用该起重机将放在水平地面上的长方体混凝土墩放入水中。起重机的吊臂OAB粗细不计，可以看作杠杆，吊臂B端连着滑轮组，已知混凝土墩的密度为2.5×10³kg/m³、底面积为4m²、高为2m，ρ_水＝1.0×10³kg/m³．求：

（1）混凝土墩的质量；

（2）混凝土墩被提起到最高点静止时，立柱CA恰好竖直，OA：OB＝1：6．若忽略滑轮组、钢丝绳和吊臂的重力及各种摩擦，则起重机立柱CA对吊臂A点竖直向上的作用力是多少N。

（3）混凝土浸没在水中后，它匀速下降过程中所受钢丝绳的拉力。（不计水的阻力）