初中物理阿基米德原理的应用计算题

如图所示，一个底面积为2m²的圆柱状容器，装有适量的水。现将一个底面积为0.5m²、体积为5m³的物体A放入其中，物体A漂浮于水面上。当再给A物体施加一个竖直向下的大小不变的力F以后，A物体最终恰好浸没于水中静止，此时容器底部受到的压强增大了1×10⁴Pa。

则：

（1）A物体浸没水中静止时容器底部所受到的压力增大了多少？

（2）A浸没于水中时受到的浮力为多少？

（3）A物体受到的重力为多少？（g＝10N/kg）

（4）从A物体漂浮水面到浸没水中静止过程中力F做了多少功？

某村在新农村建设中需在河道上修建一座石桥，图甲是使用吊车向河底投放圆柱形石块的示意图，在整个投放的过程中，石块始终以0.05m/s的速度匀速下降，图乙是吊车钢丝绳的拉力F随时间的变化图象（水的阻力忽略不计）。请求：

（1）石块的重力为　　N，石块全部浸没在河水中时所受的浮力为　　N；

（2）投放石块处河水的深度和水对河底的压强；

（3）石块的密度（保留一位小数）。

如图所示，两根完全相同的轻细弹簧，原长均为L₀＝20cm，甲图中长方体木块被弹簧拉着浸没在水中，乙图中长方体石块被弹簧拉着浸没在水中。木块和石块体积相同，木块和石块静止时两弹簧长度均为L＝30cm。已知，木块重力G_木＝10N，水和木块密度关系ρ_水＝2ρ_木，ρ_水＝1×10³kg/m³（忽略弹簧所受浮力）。

（1）求甲图中木块所受浮力；

（2）若弹簧的弹力满足规律：F＝k（L﹣L₀），求k值（包括数值和单位）；

（3）求石块的密度。

我国自主研制的第三代常规动力潜艇（如图所示），它具备先进的通讯设备、武器系统、导航系统、水声对抗、隐蔽性强，噪声低、安全可靠等优异性能，主要技术参数如表：

排水量	水上2250吨，水下3000吨	最大潜深度	300m
最航速	水上30km/h，水下36km/h	最大输出功率（水下）	3000kW

求：（海水的密度近似为1.0×10 ³kg/m ³，g＝10N/kg）

（1）因训练任务需要潜艇在水上航行，此时露出水面的体积为多大？

（2）潜艇下潜到200m深处时，潜艇上一个面积是400cm ²的观察窗口受到海水的压力为多大？

（3）潜艇在水下执行巡航任务，以最大航速匀速行驶5h的路程为多少？若潜艇发动机以最大输出功率工作时螺旋桨推进器效率为80%，潜艇以最大航行驶时受到水的平均阻力f为多大？

某物理兴趣小组设计了探测湖底未知属性的矿石密度的装置，其部分结构如图甲所示。电源电压为6V，R₀为定值电阻，滑动变阻器R的阻值随弹簧的拉力F变化关系如图乙，T为容器的阀门。某次探测时，水下机器人潜入100m深的湖底取出矿石样品M．返回实验室后，将矿石样品M悬挂于P点放入容器中，保持静止状态。打开阀门T，随着水缓慢注入容器，电压表示数U随容器中水的深度h变化关系如图丙中的实线所示。在电压表示数从2V变为4V的过程中，电流表示数变化值为0.2A（弹簧电阻忽略不计，矿石M不吸水，湖水密度与水相同，g＝10N/kg）。求：

（1）水下机器人在100m深的湖底取样时受到水的压强为多少？

（2）定值电阻R₀的阻值是多少？

（3）矿石M的密度是多少kg/m³？

如图所示，放置在水平地面上重10N的平底薄壁容器，底面积为0.01m ²，内装40N的水，水深0.2m。现将一个体积是200cm ³的金属块系在弹簧测力计挂钩上，并把它完全浸没于容器内的水中（水未溢出，金属块未接触容器底部），弹簧测力计示数为15.8N．（ρ _水＝1.0×10 ³kg/m ³，g＝10N/kg）求：

（1）金属块未放入水中时，容器底部受到水的压力是多少？

（2）金属块的密度是多少？

（3）金属块完全浸没于水中后，容器对水平地面的压强是多少？

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。

将物块竖直挂在弹簧测力计下，在空气中静止时弹簧测力计的示数 $F_1=2.6N$ ．将物块的一部分浸在水中，静止时弹簧测力计的示数 $F_2=1.8N$ ，如图所示，已知水的密度 $\rho =1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$ 。

求：（1）物块受到的浮力；

（2）物块浸在水中的体积。

重为 $200N$ 的方形玻璃槽，底面积为 $0.4m^2$ ，放在水平台面上，向槽中加水至水深 $0.3m$ （已知 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$ ，玻璃槽的侧壁厚度不计）

（1）求水对槽底部的压强和槽底对水平台面的压强；

（2）将边长为 $20\mathit{cm}$ 的正方体物块轻轻放入水中，当其静止时，测出该物块露出水面的高度为 $5\mathit{cm}$ ，求该物块的密度；

（3）用力 $F$ 垂直向下作用在物块的上表面，使物块露出水面的高度为 $2\mathit{cm}$ 并保持静止，求此时力 $F$ 的大小。

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 $F$ 。

如图所示，台秤上放置一个装有适量水的烧杯，已知烧杯和水的总质量为800g，杯的底面积为100cm ²，现将一个质量为600g，体积为400cm ³的实心物体A用细线吊着，然后将其一半浸入烧杯的水中（烧杯厚度不计，水未溢出）。求：

（1）物体A所受到的浮力；

（2）物体A一半浸入水中后，水对烧杯底部压强增大了多少？

（3）物体A一半浸入水中后，烧杯对台秤表面的压强。

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。

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？

游泳运动员的质量为 $75\mathit{kg}$ ，仰泳时受到的水平平均动力为 $30N$ ，在 $60s$ 内前进了 $100m$ 。

（1）求在 $60s$ 内水平动力对运动员做功的功率，

（2）如图所示，该运动员能以仰泳姿势静躺在水中，露出水面的头部体积可以忽略不计，请估算运动员的体积。 $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $g=10N/\mathit{kg})$