初中物理阿基米德原理的应用综合题

如图所示是小明自制的用来探究影响浮力大小因素的装置：将弹簧和标尺固定在支架上，用细线将一个金属块悬挂在弹簧下端，弹簧静止时指针正对标尺上的 $A$ 位置（本装置使用时，弹簧未超过弹性限度）。

（1）向杯中缓慢注水，从金属块底部接触水面，到金属块刚好浸没水中的过程中，指

针由标尺上的 $A$ 位置缓慢上移至 $C$ 位置，说明物体所受浮力的大小跟 　　有关，此过程中支架上 $O$ 点所受拉力的最大变化量为△ $F_1$ ；继续向杯中注水，指针 　　（选填"上移"、"不动"或"下移" $)$ ：当注满水时，金属块底部受到的压强为 $p_1$ 。

（2）将水倒尽，向杯中缓慢注入某种液体 $({\rho }_{液}\ne {\rho }_{水})$ ，当指针指在 $C$ 位置时，金属块底部受到的压强为 $p_2$ ，则 $p_1$ 　　 $p_2$ （选填" $>$ "、" $=$ "或" $<$ " $)$ ，分析推理可知：金属块所受浮力的大小还与 　　有关。

（3）将液体倒尽，用等体积塑料块 $({\rho }_{水}<{\rho }_{\mathit{塑料}}<{\rho }_{\mathit{金属}})$ 替换金属块进行实验。向杯中缓慢注水，从塑料块底部接触水面，到塑料块浸没水中的过程中，支架上 $O$ 点所受拉力的最大变化量为△ $F_2$ ，则△ $F_1$ 　　△ $F_2$ （选填" $>$ "、" $=$ "或" $<$ " $)$ 。

小明制作了一个可测量物体质量的装置，如图甲所示小筒与大筒均为圆柱形容器。小筒和托盘的总质量为200g，小筒底面积50cm ²，高12cm，大筒中装有适量的水，托盘上不放物体时，在小筒和大筒上与水面相平的位置的刻度均为"0"，将小筒竖直压入水中，当水面距小筒底10cm时，在小筒和大筒上与水面相平位置的刻度均为最大测量值，小筒和大筒的分度值相同。把被测物体放入托盘中，读出小筒或大筒上与水面相平位置对应的刻度值，即为被测物体的质量。

（1）该装置所能测量物体的最大质量为 　 　g；

（2）小筒上相邻两刻度线的间距比大筒上相邻两刻度线间的距离 　 　（选填"大"或"小"）；

（3）他想利用此装置测算出石块的密度，操作如下，如图乙所示，将石块放入托盘中，读出大筒上的示数为m ₁；如图丙所示，将此石块沉入水中，读出大筒上的示数为m ₂，该石块密度的表达式为ρ _石＝ 　 　（水的密度用ρ _水表示）

用弹簧测力计、一金属块、水来测量某液体密度，步骤如下：

（1）如图甲所示，用弹簧测力计测得该金属块在空气中的重力 $G=$ 　 　 $N$ ；

（2）如图乙所示，弹簧测力计的示数为 $1.6N$ ，则金属块受到的浮力为 　　 $N$ ，金属块的体积为 　　 $m^3$ ； $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

（3）若要继续测出被测液体的密度，你的操作是： 　　。

【2015年云南昭通市中考物理】为安全起见，妈妈为小明买了一块浮板辅助练习游泳．妈妈认为浮板能漂在水面上是因为它轻，小明认为妈妈的说法不对，科学的说法是因为浮板的密度比水的密度小．为验证自己的说法，小明设计了如下实验：21教育名师原创作品
（1）找一根轻质均匀木棍、细绳（质量忽略不计）和一块标有“净重115g”字样的新肥皂，用如图所示的方法进行测量．测量时，使木棍在              位置平衡，记下A、B的位置，用刻度尺测出OA=10cm，OB﹣40cm，则浮板的质量为  kg．

（2）把浮板压入装满水的桶中刚好浸没，用塑料袋（质量忽略不计）收集溢出的水，用（1）所述方法测得溢出水的质量为4.6kg，则浮板的体积为          m³，密度为          kg/m³；用刻度尺测肥皂的长、宽、厚，算出肥皂的密度为1.33×l0³kg/m³．浮板在水中漂浮而肥皂在水中下沉，说明小明的说法是正确的．小明用此浮板游泳时浮板受到的最大浮力为                      N．
（3）根据这个实验结果，妈妈说原来用密度比水小的材料制成的物体才能漂浮在水上，这种说法     （选填“正确”或“不正确”）．请举例说明                         ．

将一密度比水小的木块，系好绳子后放入甲图容器中，并把绳子的另一端固定在容器底部的中央，然后沿器壁缓慢匀速倒入水（忽略其他因素影响），容器中水与木块位置变化如乙图．请你在丙图中画出木块从加水到浸没后的过程中浮力随时间的变化情况图，并说出各段变化的理由．（温馨提示：t₁时木块恰好离开杯底，t₂时绳子刚好拉直，t₃时木块刚好充全浸没．）

如图所示，金鱼吐出的气泡在水中上升的过程中，下列说法正确的是     ．

A．气泡受到水的压强变小、浮力变小

B．气泡受到水的压强变小、浮力变大

C．气泡受到水的压强变大、浮力变小

D．气泡受到水的压强变大、浮力变大

选择理由：                                          ．

2010年5月7日，在第四届广东省中学物理教师创新实验能力展示交流活动中，一位老师设计了一个“巧妙测出不规则固体密度”的实验．该实验的主要步骤如下（g取10N／kg）：
①将两个已调好零刻度的弹簧测力计悬挂在铁架台下，将一溢水杯和另一空杯用细线拴在弹簧测力计下，向溢水杯中加入一定量的水，使水满过溢水口流入空杯中；
②当水不再流出时，读出弹簧测力计的示数G₁和G₂；
③将一不溶于水的小石块用细线拴住并慢慢放入溢水杯中，此时溢出的水全部流入另一杯中，当水不再流出时，读出弹簧测力计的示数G₃和G₄；
④根据以上数据，通过计算得出小石块的密度ρ．
（1）上述实验中，他测得G₁＝0.94N，G₂＝0.40N．G₃和G₄的示数如图乙所示，则G₃＝________N，G₄＝________N．
（2）实验中，小石块排开的水的重量是________N，小石块的体积是________m³．
（3）小石块的重量是________N．
（4）通过以上数据，他得出小石块的密度是________kg／m³．
（5）若将小石块换成一个小盐块，其他步骤不变，不考虑弹簧测力计读数的误差，则他测得的盐块的密度ρ_盐′与它的真实密度ρ_盐相比，ρ_盐′________ρ_盐（填“＞”“＝”或“＜”）．

如图甲，底面积为80cm²的圆筒形容器内装有适量的水，放在水平桌面上； 底面积为60cm²、高为12cm的实心圆柱形物体A用细线拴好并悬挂在弹簧测力计下．小王要探究圆柱形物体A逐渐浸人圆筒形容器内的水中时（ 水没有溢出容器），弹簧测力计的示数F与圆柱形物体A下表面离水面的距离h的关系．（ 使用刻度尺测量h，不计细线重）
（1）小王从圆柱形物体A接触水面至接触容器底之前，分别记下多组F、h，并将测量的结果填写在实验表格中，依据实验表中数据，在图乙中的方格纸中画出了F与h关系的图象．
①由图象乙可知，物体A的重力为　 　N．
②观察图象乙，可以得出结论：在物体A没有浸没之前，当h增大时，弹簧测力计的示数F　 　（ 选填“增大”、“减小”或“不变”）； 在物体A浸没后，当增大h时，弹簧测力计的示数F　 　 （ 选填“增大”、“减小”或“不变”），由此可知浸没在液体中的物体所受浮力与浸入深度　 　 （ 选填“有关”或“无关”）．
③由图象乙可知：当h等于10cm时，物体A受到的浮力为　 　N．
（2）物体A在容器内浸没后与未放入物体A前比较，水对容器底产生的压强增加了　 　Pa．

最近，中央电视台科教频道播出了在我市拍摄的“汽车落水后如何水下逃生”的纪录片．纪录片中，实验人员开着小车从高处落入滚滚的岷江，并在门窗紧闭的车中，尝试用不同的方法砸碎车窗玻璃逃生，惊心动魄．为了确保实验人员的安全，摄制组精心设计了紧急救援装置，用于当实验人员无法从车中逃生时迅速吊起汽车．现某课外活动小组，照此设计了如图所示的简单机械，模拟紧急救援落水汽车．实验中用实心圆柱体A代替小车，已知A的体积为0.12m3，质量为210kg．（g取10N/kg，设整个过程A均为匀速运动状态，忽略钢缆绳重及滑轮摩擦，不考虑风浪、水流等因素的影响．）

（1）求A完全浸没在水中时受到的浮力是多大？（ρ_水=1.0×10³kg/m³）
（2）若A完全浸没在水中时，滑轮组的机械效率为 60%．那么A完全打捞出水面后，岸上钢绳的拉力F为多大？
（3）若A完全打捞出水面后，以0.5m/s的速度被匀速提升，求岸上钢绳拉力F的功率．
（4）从A上表面刚出水面到A完全离开水面的过程中，滑轮组机械效率如何变化？请简述理由．

随着我国经济的不断增长，国防力量也在加强，我国第一艘航空母舰“辽宁号”已正式交接．根据某航母的主要参数值列式计算：（g=10N/kg，ρ_海水=1.03×10³kg/m³）

主要参数值
航母总质量（包括舰载飞机）	6×10^7kg
每架舰载飞机的质量	5150kg
每架舰载飞机与甲板的总接触面积	5000cm^2
航母正常航行速度	54km/h
航母以正常航行速度行驶时所受阻力	3.6×10^8N

求：（1）求每架舰载飞机对甲板的压强．
（2）求航母所受的总重力和浮力的大小．
（3）若航母以正常航行速度匀速从甲地开往乙地，行驶了540km．求此过程中航母牵引力的功率．
（4）若其中一架舰载飞机起飞后，求航母排开海水的体积减少了多少？

在“想想做做”教学活动中，老师组织学生开展了用橡皮泥进行“造船”比赛活动。要求每个学生用一块质量为60g、密度为1.5×l0³ kg/m³的橡皮泥造一艘小船，然后把图钉或者螺母、沙粒等当“货物”装进去，看谁的小船装载的“货物”最多，最后是小华同学造的小船以装载了100g的“货物”获胜，如下图所示。求：

(l)这块橡皮泥直接放入水中所受到的浮力。
(2)小华“造”的小船装载100g货物时受到的浮力。
(3)根据上面的计算，说一说用钢铁造的船能浮在水而上的道理。

如图所示，是某型号自动冲刷厕所所用水箱的内部原理图，图中A是水箱，壁厚不计．浮筒Ｂ是一个质量为m=0.2kg的空心圆柱体，其底面积为S_Ｂ=80cm².放阀门C是一个质量可忽略的圆柱体，厚度不计．放水阀门C能将排水管口恰好盖严。阀门上固定一根轻绳与浮筒相连，绳的长度为L=10cm，g=10N／kg，ρ_水=1.0×10³kg/cm³．当水箱中水的深度为H=16.5cm时，放水阀门尚未打开，求：

<1)此时浮筒B所受的浮力大小；
(2)此时浮筒B受到绳子的拉力大小．

现有细线、弹簧测力计、带提手的小水桶、量筒、水、溢水杯、形状不规则的小石块等器材，请你选取其中的器材，测出完全浸入水中的小石块所受的浮力。写出选用的器材和简要步骤（包括浮力表达式）。

为了给立方体工件表面均匀地涂上某种油，需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压入油内，如图甲所示。工件的下底面与油面的距离为h，力F与h的大小关系如图乙所示。小科觉得图中CB的延长线BA段是没有意义的，老师告诉他，力F为负值时，表明它的方向与原来的方向相反了。

(1)分析BC段：随着h的增大，工件所受的浮力大小将       ，油对工件下
底面的压强大小将       (填“变大”、“变小”或“不变”)；   
(2)若A点的坐标为(-a，0)，则a=     。
从图像分析，a表示了工件一个物理量的值，这个量就是工件的        ；
(3)求C点所对应状态下，工件所受的浮力及油对工件下底面的压强。(不考虑大气压强)

漏刻是我国古代一种用滴水来计量时间的仪器。
如图所示是漏刻的简单模型。图中容器A是底面积为250cm²的圆柱形薄壁玻璃缸，容器顶盖上有大小两个孔；B是用密度为0.5×10³kg/m³塑料制作的边长为10cm立方体底托；C为质量可忽略不计、总长度为60cm的轻质塑料标尺，标尺的一端与底托相连，标尺上均匀的刻有厘米刻度；D为固定于容器盖口处的指示箭头。某次模拟计时实验中，同学们先将自来水龙头调至均匀间隙滴水状态，并测得水龙头每分钟滴水50滴，并用量筒测得每50滴水的体积为25.0cm³.再在容器A中加入适量水,将底托B放入水中,使其浮于水面上,此时标尺C呈竖直状态且位于大孔下方,指示箭头D恰好指于标尺的顶端零刻度处。此时开始滴水计时，假设整个计时过程标尺始终处于竖直状态，经过3小时后，问：

（1）指示箭头D应指在标尺上何处？
（2）此时标尺和底托所受的浮力是多少牛顿？
（3）此装置最多还能计时几小时？
（4）若要使此装置的计时总时间增加一倍，最简单的办法是什么？简要说明理由。