初中物理阿基米德原理的应用试题

如图9所示，一底面积是 $100c{m}^2$的圆柱形容器内盛有 $1.5\mathit{kg}$的水，静止在水平桌面上。现将含有合金块的冰块投入容器的水中，恰好悬浮，此时水位上升了 $6\mathit{cm}$（没有水溢出）。当冰块全部熔化后，容器底部所受水的压强改变了 $58\mathit{Pa}$．容器的质量及厚度可忽略不计， $g$取 $10N/\mathit{kg}$， ${\rho }_{冰}=0.9\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．则含有合金块的冰块悬浮时，容器对水平面的压强为　　 $\mathit{Pa}$，该合金块的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$。

如图所示，正方体 $A$ 的边长为 $10\mathit{cm}$ ，在它的上面放一个重为 $2N$ 的物体 $B$ ，此时正方体 $A$ 恰好没入水中，已知 $g=10N/\mathit{kg}$ ， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ．求：

（1）正方体 $A$ 受到的浮力的大小；

（2）正方体 $A$ 的密度。

如图所示，为了验证"阿基米德原理"，某同学做了如下实验：

（1）如图甲，在弹簧的下端挂一个小桶，小桶的下面吊一个石块，记下弹簧伸长后下端到达的位置 $O$ ，将此时弹簧对小桶的拉力计为 $T_1$ ，小桶与石块的总重记为 $G$ ，则 $T_1$ 　 $=$ 　 $G$ （选填" $>$ "" $<$ "" $=$ " $)$ ；

（2）如图乙，在溢水杯中盛满水，当石块浸没在水中时，排出的水便流到旁边的小水杯中，将排出的水的重力记为 $G_{排}$ ；

（3）如图丙所示，把小杯中的水全部倒入弹簧下方的小桶中，弹簧的下端又会到达原来的位置 $O$ ，将此时弹簧对小桶的拉力记为 $T_2$ ，则 $T_2$ 　　 $T_1$ （选填" $>$ "" $<$ "" $=$ " $)$ ；

（4）通过对图丙中小桶和石块的受力分析，请推导石块受到的浮力 $F_{浮}$ 与排出水的重力 $G_{排}$ 之间的关系 　　。（要求写出推导过程）

如图所示，压在杯底的乒乓球，上浮时会弹离水面。下列说法正确的是 $($ 　　 $)$

A．	乒乓球上浮过程中，受到的浮力始终不变
B．	乒乓球弹离水面后上升，是由于水的浮力作用
C．	乒乓球上浮过程中，水对杯底的压强始终不变
D．	乒乓球上浮过程中，水对杯底的压强先不变，后减小

阅读《福船》回答问题。

福船

跨越遥远时空的海上丝绸之路上，一个名叫"福船"的文化符号历久弥新。福船作为木质时代风帆动力远洋船只中的佼佼者，成就了明代郑和、戚继光、郑成功等人的伟大壮举，为中国乃至世界航海史写下了璀璨的一页。

福船，福建沿海一带尖底古海船的统称，上阔下窄，首尖尾宽两头翘，复原模型图如图所示。其甲板平坦，龙骨厚实，结构坚固；吃水深，容量多，善于装载，稳定性好，抗风力强，适于远洋。

与指南针对航海贡献相媲美的"水密隔舱福船制造技艺"，是中国对世界航海发展史产生深远影响的另一项伟大发明。 2010年11月15日，《中国水密隔舱福船制造技艺》被列入联合国教科文组织"急需保护的非物质文化遗产名录"。所谓"水密隔舱"，就是用厚实的隔舱板把船舱层层隔断，分隔成互不透水的一个一个舱区。在航行过程中，如果有一个或两个舱意外破损，海水进不到其他舱中，从船整体看，仍然保持有足够的浮力，不至沉没。"水密隔舱"技术大大提高了船舶的整体抗沉性。另外隔舱板与船壳板紧密连接，使船体结构也更加坚固。分成隔舱，还便利货物存放管理。水密隔舱福船制造技术，对于远洋航海史研究有着不可替代的重要学术价值。

南京静海寺《郑和残碑》记载："永乐三年 $(1405$ 年），将领官军乘驾二千料海船并八橹船 $\dots$ "。经学术界考证，与北京天坛齐名的二千料海船就是福船。"料"是当时流行的用来表示舟船大小的一种计量单位。二千料海船总长61.2米，最大宽13.8米，型深4.89米；满载时，水线长53米，水线宽13米，吃水3.9米。帆装、给养、武器、人员、货物等及船自身质量总共可达1170吨。郑和下西洋是人类海洋文明史的重要组成部分，是世界航海史上时间最早、规模最大的洲际航海活动。比哥伦布到达美洲大陆航海早了87年，比达 $·$ 伽马过好望角到达印度的航海早了92年，比麦哲伦的环球航海早了114年。郑和下西洋时的中国船舶制造、天文航海、地文航海、季风运用和航海气象预测等方面的技术和航海知识，在当时均处于世界领先地位。

重启海上丝绸之路的今天，"福船"这个珍贵的文化符号成为新兴文创产业里重要的创作灵感，依然在启迪人们不断去开拓创新。

请根据上述材料，回答下列问题：

（1）福船采用了 　 　技术大大提高了船舶的整体抗沉性。请你展开想象，就福船的这一技术设计理念，举例说明还可应用在哪些方面： 　 　。

（2）排水量是衡量造船能力的重要指标。小辉查资料得知：哥伦布远航美洲时，最大的那艘船的满载排水量为 $233t$ 后，他想知道郑和远洋时的二千料海船的排水量 $m$ 。他根据上文中二千料海船的信息计算出排水体积 $V=53m\times 13m\times 3.9m=2687.1m^3$ ，估算出排水量约为 $2687t$ 。请写出这种估算方法不合理的理由，并写出合理的估算方法。

如图 $a$ 所示，一长方体木块质量为 $0.12\mathit{kg}$ ，高为 $4.0\mathit{cm}$ ；将木块平稳地放在水面上，静止时木块露出水面的高度为 $2.0\mathit{cm}$ ，如图 $b$ 所示，利用金属块和细线，使木块浸没水中且保持静止状态。已知水的密度 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$ ，求：

（1）木块的密度 ${\rho }_{木}$

（2）细线对木块的拉力 $F$ 。

金属块排开水的体积为 $2\times {10}^{-3}$ 米 ${}^3$ ，求金属块受到浮力 $F_{浮}$ 的大小。

物体排开水的体积为 $1\times {10}^{-3}$ 米 ${}^3$ ．求物体受到浮力 $F_{浮}$ 大小。

网上流传着一种说法，鸡蛋能否沉入水底可以鉴别其是否新鲜。为了验证其真实性，小亮买了些新鲜鸡蛋，并拿其中一颗进行实验。第一天放入水中的鸡蛋沉入水底（如图甲），取出鸡蛋擦干放置50天后，再放入水中时鸡蛋漂浮在水面（如图乙），看来网传是真的。下列分析正确的是 $($ 　　 $)$

A．	鸡蛋两次所受的浮力一样大
B．	甲图中鸡蛋排开水的重力大
C．	乙图中鸡蛋所受浮力大于重力
D．	放置50天后的鸡蛋密度变大

把一重 $4.74N$ 的金属块用细线悬挂在弹簧测力计的挂钩上，把它浸没在水中时弹簧测力计的示数是 $4.14N$ ，把它浸没在某液体中时弹簧测力计的示数是 $4.11N$ ．则下列计算结果错误的是 $($ 　　 $)$

A．	金属块在水中受到的浮力是 $0.6N$	B．	金属块的体积是 $6\times {10}^{-5}{m}^3$
C．	液体的密度是 $1.05\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$	D．	金属的密度是 $6.9\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$

同学们在研究杠杆的平衡时，他们首先将装有某液体的圆柱形容器放在水平放置的电子台秤上（容器底面积 $S_{容}=0.02m^2)$ ，台秤的示数为 $8\mathit{kg}$ 。然后人站在水平地面上通过可绕 $O$ 点转动的杠杆 $\mathit{BC}$ 和轻绳将长方体 $A$ 逐渐缓慢放入该液体中，直到 $A$ 的上表面与液面相平，液体未溢出，此时杠杆在水平位置保持平衡，如图甲所示。已知： $A$ 的底面积为 $S_A=0.01m^2$ ，重力 $G_A=50N$ ，人的重力 $G_{人}=518N$ ，鞋与地面的总接触面积 $S_{鞋}=500c{m}^2$ ．当 $A$ 从接触液面到恰好浸没时， $A$ 的下表面受到的液体压强随浸入液体的深度的变化图象如图乙所示。 $(g=10N/\mathit{kg}$ ，杠杆、轻绳质量均不计，轻绳始终竖直）求：

（1）长方体 $A$ 未放入液体中时，容器对台秤的压强。

（2）容器中液体的密度。

（3）杠杆在水平位置平衡时，杠杆 $B$ 端轻绳对长方体 $A$ 的拉力。

（4）杠杆在水平位置平衡时，人双脚站立对地面的压强 $p=1\times {10}^4\mathit{Pa}$ ，则 $\mathit{OB}$ 与 $\mathit{OC}$ 的长度之比为多少？

一个质量为 $60g$ 、体积为 $100c{m}^3$ 的物体放入酒精 $({\rho }_{\mathit{酒精}}=0.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$ 中，物体静止时，物体在酒精中的体积与物体总体积的比值为 $($ 　　 $)$

A．

$3:4$

B．

$3:5$

C．

$1:2$

D．

$2:3$

在"验证阿基米德原理"实验中，需要验证浸在液体中的物体受到的 　　与它排开液体受到的 　　大小是否相等，实验还需要 　　的固体和液体进行多次验证（选填"相同"或"不同" $)$

体积为 $0.5\times {10}^{-3}$ 米 ${}^3$ 的物体，浸没在水中时受到浮力的大小为 　　牛，若该物体受到的重力为10牛，其受到重力和浮力的合力大小为 　　牛，方向为竖直 　　

小亮同学利用气球和圆柱形水杯做了一个小实验。把气球内灌入一定量的水封口制成水球（如图甲）。先将水球放入冷水中，水球漂浮（如图乙）。把杯中冷水换成热水，再次把水球放入热水中，发现水球沉在水底（如图丙）。下列分析正确的是 $($ 　　 $)$

A．	水球在冷水中所受浮力小于热水中所受浮力
B．	水球在冷水中排开水的重力等于水球的重力
C．	冷水的密度小于热水的密度
D．	在冷水和热水同一深度处压强相等