初中物理阿基米德原理的应用计算题

在新农村建设中很多楼房顶上装有如图20所示的太阳能热水器，图是内部水箱的结构示意图。S l是自动温控开关，当水温低于20℃时闭合，辅助加热电阻R开始加热；当水温高60℃时断开，辅助加热电阻R停止加热。A、B是水箱中两个相同的实心圆柱体，密度为1.8×103kg／m3，悬挂在水箱顶部的压力传感开关S2上。当S2受到竖直向下的拉力达到16 N寸闭合，电动水泵M开始向水箱注水；当拉力小于等于10N时，S2断开，电动水泵M停止注水。取g=10N／kg。求：
(1)若水箱内有100 kg的水，夜晚在辅助加热系统作用下，水温升高了20℃，水吸收的热量。 [C水=4.2×103J／(kg·℃)]
(2)A、B的体积均为500 cm3，A、B的总重力。
(3)正常情况下水箱中的水面最高时，A受到的浮力。(开关S2下的细绳和A、B间的细绳质量与体积均忽略不计。)

圆柱形容器置于水平地面（容器重忽略不计），容器的底面积为 $0.2m^2$，内盛 $30\mathit{cm}$深的水。现将一个底面积 $400c{m}^2$、体积 $4000c{m}^3$均匀实心圆柱体放入其中。如图甲所示，物体漂浮在水面，其浸入水中的深度为 $5\mathit{cm}$；当再给物体施加一个竖直向下大小不变的力 $F$以后，物体最终恰好浸没于水中静止，如图乙所示。 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$则：

（1）物体受到的重力是多少？

（2）物体浸没水中静止时容器对地面的压强是多少？

（3）从物体漂浮水面到浸没水中静止的过程中压力 $F$做了多少功？

在抗震救灾中，某舟桥部队利用冲锋舟为灾区开辟了水上生命线（如图所示），人们乘坐的冲锋舟满载时排开水的体积是1.5m³，冲锋舟自重为0.6×10⁴N，假设每人的平均质量为60Kg．求：

（1）冲锋舟满载时所受的浮力是多少？
（2）为保证安全，这条冲锋舟最多能承载多少人？
（3）已知冲锋舟底部距离水面的深度是0.5m，冲锋舟底部所受水的压强有多大？（水的密度为1×10³Kg/m³，g=10N/Kg）

一个重力为3 N的实心铁块A，与一实心正方体木块B叠放在圆筒形容器底部，底部水平，如图所示。实心木块的密度为0.6×10³kg/m³，边长为10cm。求：

（1）实心木块的重力；
（2）实心木块对容器底部的压强；
（3）若不断缓慢向容器中倒水，直到水注满容器；当木块稳定时，木块露出水面的体积。

如图甲所示，一边长为10cm的正方体物块漂浮于足够高、底面积为0.02m ²的盛有足量水的圆柱形容器中，有 $\frac{1}{5}$ 体积露出水面，ρ _水＝1.0×10 ³kg/m ³，g取10N/kg。求：

（1）该物块受到的浮力；

（2）物块的密度。

小明用质量忽略不计的杆秤测量物体M的质量，如图所示。当秤砣位于位置B时，杆秤在水平位置平衡。将物体浸没在纯水中，秤砣移至位置C时，杆秤在水平位置重新平衡。已知秤砣的质量为2kg， OB=5OA， OC=3OA，g=10N/kg，求：

（1）物体M的质量；
（2）物体浸没水中时受到的浮力；
（3）物体的密度。

如图所示是自冲水装置，柱形水箱截面积为0.2m²，箱内浮筒是圆柱形，底面积为200cm²（质量不计），出水口有厚度不计，质量为0.5kg的盖板Q，面积为50cm²，与底部用细线相连，当连线恰好被拉直时，水箱底与浮筒的底部距离为20cm，若进水管的进水量为0.54m³/h，请计算：
1．水箱中的水的深度为多少？
2．每两次放水的时间间隔为多少分钟？

(9分)如图所示，某同学在薄壁平底试管中装入一些沙子，管口密封，制成一个“土密度计”。当把它放入水中竖直漂浮时，试管露出水面的高度为5cm；当把它放入某液体中竖直漂浮时，试管露出液面的高度为7cm．若试管和沙子的总质量为30g，试管的横截面积为1.5cm²，水的密度为1×10³kg/m³．求：
  
（1）在水中漂浮时，水对试管底部的压强．
（2）某液体的密度．（取g = 10N/kg，保留两位小数）

“曹冲称象”是家喻户晓的典故。某校兴趣小组模仿这一现象，制作了一把“浮力秤”。将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中，如图14-5所示。已知玻璃杯的质量为200g，底面积为30cm²，高度为15cm。（g＝10N/kg）。求：
（1）将杯子开口向上竖直放入水中时（注：水未进入杯内），杯子受到的浮力。
（2）此时杯子浸入水中的深度（即为该浮力秤的零刻度位置）。
（3）此浮力秤的最大称量（即量程）。

如图20所示，密度为0．6×10³kg/m³，体积为10^-3m³的正方体木块，用一条质量可忽略不计的细绳，两端分别系在木块底部中心和柱形容器的中心。细绳对木块的最大拉力为3N，容器内有一定质量的水，木块处于漂浮状态，但细绳仍然松软，对木块没有拉力。求：
(1)木块露出水面的体积有多大?
(2)向容器内注水(容器容量足够大)直至细绳对木块的拉力达到最大值，在细绳处于断裂后一瞬间，停止注水。此时木块浸入水中的体积多大?
(3)细绳断裂后，木块再次漂浮，若柱形容器底面积为
2×10^-2m²，此时容器里的水面与细绳断裂前的瞬间的水面相比，高度变化了多少?容器底部受到的压强变化了多少？
(取g=10N／kg)

如图甲所示，某款国产水陆两用挖掘机的机械臂可绕O点转动，这辆挖掘机有两条履带，每条履带内均有1个由合金材料制成的空心浮箱，每个浮箱（可视为长方体）宽为1.5m，高为2m，合金密度为8.0×10 ³kg/m ³。

（1）某次测试中，质量为60kg的驾驶员驾驶挖掘机，从6m高的平台沿斜坡向下缓慢行驶20m，到达水平地面。

①请在图乙中画出挖掘机沿斜坡向下缓慢行驶时，挖掘机对斜坡的压力的示意图。

②在上述过程中，驾驶员的重力做了多少功？

（2）如图甲所示，开始时机械臂伸直且静止，O、A、B三点在同一直线上，OA＝10m，AB＝0.5m，机械臂和斗铲整体的重心在A点；机械臂控制斗铲装取质量为1t的沙石后，机械臂、斗铲和伸缩杆缓慢运动到如图甲所示的位置时静止，这时机械臂、斗铲和沙石整体的重心在B点。已知伸缩杆先后两次对机械臂的支持力（支持力垂直于机械臂）之比为5：7，则机械臂和斗铲的总质量是多少？

（3）已知制作每个浮箱时所用合金的体积V与浮箱长度L的关系如图丙所示，不计履带排开水的体积和驾驶员的质量，除2个完全相同的浮箱外，挖掘机其余部分的质量为33t。若挖掘机漂浮在水中，2个浮箱浸入水中的深度均不超过1.5m，则每个浮箱的长度至少是多少？

在弹簧测力计下挂一圆柱体，从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降，圆柱体浸没后继续下降，直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止，如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图像。求：

（1）分析图像可知，圆柱体重力是多少？
（2）圆柱体浸没在水中时，受到的浮力是多少？
（3）圆柱体的体积是多少？
（4）圆柱体的密度是多少？（g=10N/kg)

如图所示，杠杆 $\mathit{MON}$在水平位置保持静止， $A$、 $B$是实心柱形物体，他们受到的重力分别是 $G_A=13.8N$， $G_B=10N$， $B$的底面积 $S_B=40c{m}^2$，柱形容器中装有水，此时水的深度 $h_1=12\mathit{cm}$，容器的底面积 $S_{容}=200c{m}^2$， $B$物体底面离容器底的距离 $h_0=5\mathit{cm}$，已知 $\mathit{MO}:\mathit{ON}=2:3$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg}$。求：

（1）水对容器底的压强和水对 $B$物体的浮力。

（2） $A$物体对水平地面的压力。

（3）若打开开关 $K$缓慢放水，当 $A$物体对水平地面压力刚好为零时，容器中所放出水的质量有多大？

如图所示是某型起吊装置示意图。在某次打捞过程中，使用该装置将质量为 $4.8\times {10}^3\mathit{kg}$的水中物体 $A$在 $10s$的时间内匀速竖直吊起 $1m$高（物体 $A$未露出水面），电动机工作电压为 $380V$，工作电流为 $50A$，电动机对钢绳的拉力 $F_1$为 $1.9\times {10}^{4}N$，滑轮组的机械效率为 $50\%$，已知水的密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．求：

$\left(1\right)$电动机在 $10s$内消耗的电能；

（2）钢绳拉力 $F_1$在 $10s$内做的功；

（3）物体 $A$所受拉力 $F_2$的大小；

（4）物体 $A$的密度。

如图甲所示为中国首艘国产航母 $001A$下水时的情景。某中学物理兴趣小组的同学在实验室模拟航母下水前的一个过程，他们将一个质量为 $2\mathit{kg}$的航母模型置于水平地面上的一个薄壁柱形容器底部，该柱形容器质量为 $6\mathit{kg}$，底面积为 $0.03m^2$，高为 $0.4m$，如图乙所示。现在向容器中加水，当加水深度为 $0.1m$时，模型刚好离开容器底部，如图丙所示。继续加水直到深度为 $0.38m$，然后将一质量为 $0.9\mathit{kg}$的舰载机模型轻放在航母模型上，静止后它们一起漂浮在水面。求：

（1）图丙中水对容器底部的压强为多少帕？

（2）图丙中航母模型浸入水中的体积为多少立方米？

（3）放上舰载机后整个装置静止时，相对于水深为 $0.38m$时，容器对水平地面的压强增加了多少帕？