初中物理阿基米德原理的应用试题

以下四图节选自我国古代科技著作《天工开物》，其中说法正确的是 $($　　 $)$

A．图甲“没水采珠”中，水面下采珠人下潜的越深受到水的压力越小

B．图乙“竹笆沉底”中，船上装载的竹笆越多，船受到的浮力保持不变

C．图丙“河池山锡”中，水由高处流下，水的重力势能转化为动能

D．图丁“六桨客船”中，划水的船桨属于省力杠杆

$\mathit{Argo}$浮标广泛应用于台风预测、海洋资源开发等领域，浮标结构如图所示，坚硬壳体外下方装有可伸缩油囊，当液压式柱塞泵将壳体内的油注入油囊时，油囊排开水的体积等于注入油的体积，当油囊中的油全部被抽回壳内时，油囊体积忽略不计，已知浮标总质量为55千克，其中含油20千克，浮标壳体体积0.04米 ${}^3$，油的密度为 $0.8\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3$，海水密度取 $1.0\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3$． $g$取10牛 $/$千克。

（1）该浮标下沉20米，浮标总重力做功多少焦？

（2）液压式柱塞泵将壳体中的油全部注入油囊时，浮标最终露出水面的体积为多少米 ${}^3$？

水平桌面上两个完全相同的烧杯中分别盛有甲、乙两种液体，将两个完全相同的小球 $A$、 $B$分别放入两烧杯中，当两球静止时，两液面高度相同，球所处的位置如图所示两小球；所受浮力的大小关系为 $F_A$　　 $F_B$，两小球所排开液体重力的大小关系为 $G_A$　　 $G_B$，两种液体对烧杯底的压强的大小关系为 $p_{甲}$　　 $p_{乙}$（均选填“ $>$”、“ $=$”或“ $<$” $)$。

空难事故发生后，为了找到事故原因，救援人员到现场后，总会寻找被誉为“空难见证人”的黑匣子。某架飞机的黑匣子质量 $30\mathit{kg}$，是一个长 $0.5m$，宽 $0.1m$，高 $0.2m$的长方体，现沉在距海面 $30m$的海底（黑匣子未与海底紧密接触），搜救人员将其匀速托出海面后依然完好，为破解事故真相提供了最有力的证据。根据以上信息请计算 $({\rho }_{\mathit{海水}}$近似取 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）黑匣子在海底时下表面受海水的压强是多少？

（2）黑匣子在海水中浸没时受到的浮力是多大？

（3）搜救人员在海水中托起黑匣子上升到上表面与海平面相平做了多少功？

如图是生活中常用的小茶杯，请你在下列器材中选择合理的器材，利用浮力等相关知识设计一个测量小茶杯密度的实验。

备选器材：若干个量筒、溢水杯和烧杯，记号笔、足量水（小茶杯可以放入溢水杯、烧杯，但放不进量筒）

要求：

（1）简述实验步骤（如需将小茶杯放入水中，请明确表述小茶杯放入水中的具体操作）：用符号表示有关的物理量。

（2）利用测出的物理量写出小茶杯密度的表达式。（水的密度用 ${\rho }_{水}$表示）

2020年11月10日，中国"奋斗者"号载人潜水器在"地球第四极"--马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10909米，创造了中国载人深潜的新纪录。本次万米深潜任务成功的一大亮点是采用了许多自主研发的国产新材料。

（1）"奋斗者"号采用的钛合金材料强度高、韧性好、耐腐蚀，与下列哪种材料类型相同？ 　　。

A．	①塑料
B．	②不锈钢
C．	③玻璃

（2）"奋斗者"号下潜时，外部携带了4块压载铁，总质量将近2吨。压载铁被悬挂的模型如图所示。试计算4块压载铁水下浸没时对"奋斗者"号的作用力约为多少？（压载铁的密度近似为 $8\times {10}^3$ 千克 $/$ 米 ${}^3$ ，海水的密度近似为水的密度）

（3）完成水下作业之后，"奋斗者"号抛去压载铁上浮，为了使"奋斗者"号在深海有足够大的浮力返航，采用了一种新的固体浮力材料，由大量纳米级大小的空气玻璃微珠组成。为了满足设计需求，该材料需要具备怎样的性质？ 　　（答出一点即可）。

如图甲所示，是某打捞船所用起重装置的示意图。在某次打捞作业中，物体在不可伸长的轻绳作用下，从水底以 $0.5m/s$的速度竖直向上匀速运动至离开水面高度 $3m$的位置，此打捞过程中物体受到轻绳的拉力 $F$随时间 $t$变化的图像如图乙所示，物体离开水面后匀速上升 $3m$的过程中，与电动机连接的绳子所受的拉力为 $2\times {10}^{3}N$．已知水的密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，取 $g=10N/\mathit{kg}$。不计水和空气的阻力。求

（1）物体的体积及浸没在水中所受的浮力。

（2）物体的质量和密度。

（3）水底的深度及水对水底的压强。

（4）物体离开水面后匀速上升 $3m$的过程中，滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）。

体积相同的铝球、铜块和木块，浸在液体中的情况如图所示，比较它们受到的浮力大小，正确的是 $($　　 $)$

A．铝球受到的浮力最大B．木块受到的浮力最大

C．铜块受到的浮力最大D．他们受到的浮力一样大

右图是民族传统体育项目"独竹漂"的表演场景。若表演者脚下的楠竹的质量为 12kg ，排开水的体积为 0.06m ³ ，则楠竹受到的浮力为 _____N ，运动员和手中细竹竿共重 _____N 。（ g=10N/kg ）

甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而材质不同的小球，把它们放入水中静止后的情况如图所示，则它们在水中所受浮力相等的是 $($ 　　 $)$

A．

甲和乙

B．

乙和丙

C．

丙和丁

D．

甲和丁

小明将体积相等的 $A$ 、 $B$ 、 $C$ 三个不同水果放入水中静止后， $A$ 漂浮、 $B$ 悬浮、 $C$ 沉底，如图所示。关于它们的密度和受到的浮力大小判断正确的是 $($ 　　 $)$

A．

$F_A>F_B>F_C$

B．

$F_A>F_B=F_C$

C．

${\rho }_A<{\rho }_B<{\rho }_C$

D．

${\rho }_A<{\rho }_B={\rho }_C$

如图是小聪同学利用水、弹簧测力计和金属块测量某液体密度的情景。根据图中信息可知，金属块的重力是 　　 ，金属块在水中受到的浮力是 　　 ，所测液体的密度是 　　 。（取

地球气候变暖，冰川熔化加剧，是造成海平面变化的原因之一。小明同学根据所学知识，通过比较冰川完全熔化成水后水的体积与冰川熔化前排开海水的体积，就能推断海平面的升降。如图所示，是冰川漂浮在海面上的情景，若冰川的质量为 $m_{冰}$ ，海水的密度为 ${\rho }_{海}$ ，水的密度为 ${\rho }_{水}$ ，且 ${\rho }_{海}>{\rho }_{水}$ ， $g$ 用符号表示。求：

（1）冰川熔化前受到的浮力；

（2）冰川熔化前排开海水的体积；

（3）冰川完全熔化成水后水的体积；

（4）推断海平面的升降，并说明理由。

一人用桶从井里取水，已知桶的容积是 $6L$，空桶的质量是 $1.5\mathit{kg}$，忽略绳子的重力。 $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$、 $g=10N/\mathit{kg})$求：

（1）装满水后水的质量；

（2）用绳子把桶放到井里，进入一些水后，桶仍然漂浮在水中，此时它排开水的体积是 $3\times {10}^{-3}{m}^3$，桶受到的浮力；

（3）将一满桶水从桶底刚好离开水面开始匀速提高 $5m$，绳子的拉力做的功；

（4）提水的效率。

一只弹簧测力计和一根细绳，要求测量小石块的密度，小强将小石块挂在弹簧测力计下端，示数如图甲示数，再将小石块浸没在水中，示数如图乙示数，则小石块浸没在水中时受到的浮力为　　 $N$，小石块的密度为　　 $g/c{m}^3$（已知水的密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。