初中物理阿基米德原理的应用试题

如图 $A$、 $B$体积相同， $B$、 $C$质量相等，将他们放入水中静止后， $A$漂浮， $B$悬浮， $C$沉底。下列说法，正确的是 $($　　 $)$

A． $A$所受浮力可能大于 $B$所受浮力

B． $C$所受浮力一定小于 $A$所受浮力

C． $B$物体所受浮力一定是最大的

D． $A$下表面所受压力可能大于 $B$下表面所受的压力

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？

如图是我国第二艘航母“山东号”的舰载机飞离甲板的过程中，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．飞机在跑道上滑行时若外力全部消失，会逐渐停下来

B．飞机起飞时加速助跑，可获得更大的惯性，利于升空

C．飞机加速升空，动能转化为重力势能，机械能增大

D．飞机飞离甲板后，舰艇底部受到水的压强变小

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？

如图是“利用杠杆测量石块密度”的实验。 $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

（1）在实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，此时杠杆处于　     　（选填“平衡”或“不平衡”）状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向　     　调节，这样做的目的是　       　，并消除杠杆自重对实验的影响。

（2）在溢水杯中装满水，如图乙所示，将石块缓慢浸没在水中，让溢出的水流入小桶 $A$中，此时小桶 $A$中水的体积　       　石块的体积。

（3）将石块从溢水杯中取出，擦干后放入另一相同小桶 $B$中，将装有水和石块的 $A$、 $B$两个小桶分别挂在调好的杠杆两端，移动小桶在杠杆上的位置，直到杠杆在水平位置回复平衡，如图丙所示。此时小桶 $A$、 $B$的悬挂点距支点 $O$分别为 $13\mathit{cm}$和 $5\mathit{cm}$，若不考虑小桶重力，则石块密度的测量值为　      　 $\mathit{kg}/m^3$；若考虑小桶重力，石块的实际密度将比上述测量值　       　。

如图甲，将底面积为 $100c{m}^2$、高为 $10\mathit{cm}$的柱形容器 $M$置于电子秤上，逐渐倒入某液体至 $3\mathit{cm}$深；再将系有细绳的圆柱体 $A$缓慢向下浸入液体中，液体未溢出，圆柱体不吸收液体，整个过程电子秤示数 $m$随液体的深度 $h$变化关系图象如图乙。若圆柱体的质量为 $216g$，密度为 $0.9g/c{m}^3$，底面积为 $40c{m}^2$，求：

（1）容器的重力；

（2）液体的密度；

（3）在圆柱体浸入液体的过程中，当电子秤示数不再变化时液体对容器底的压强比圆柱体浸入液体前增加了多少？

小明同学在探究浮力的实验中：

（1）如图甲，把半径为 $3\mathit{cm}$、密度均匀的实心小球 $A$用细线挂在弹簧测力计上，测得其重力为　　 $N$，他用手竖直向上轻轻托起小球，弹簧测力计示数将变　　。

（2）他又将小球 $A$缓慢放入盛有适量水的烧杯中，弹簧测力计的示数逐渐变小，说明小球受浮力作用且浮力的方向是竖直向　　，当小球顶部距水面 $7\mathit{cm}$时，弹簧测力计示数为 $1.9N$，如图乙，小球受到的浮力大小是　　 $N$。

（3）为进一步研究浮力产生的原因，小明自制了薄壁实验箱，左右分别是柱形箱 $B$和 $C$， $B$箱下部有一圆孔与 $C$箱相通，他将上下表面是橡皮膜的透明空心立方体 $M$放在圆孔上紧密接触，并向 $B$箱中加入适量的水使 $M$浸没且沉在箱底，如图丙。现往 $C$箱加水至与 $M$下表面相平时， $M$下表面橡皮膜　　（选填“受到”或“不受” $)$水的压力作用；继续向 $C$箱中加水至 $M$上下表面橡皮膜形变程度相同时，则 $M$上下表面受到水的压力　　（选填“相等”或“不相等” $)$；再向 $C$箱中加一定量的水， $M$上下表面形变程度如图丁，则下表面受到水的压力　　（选填“大于”“小于”或“等于” $)$上表面受到水的压力。这就是浮力产生的真正原因。

（4）同组小斌同学根据第（2）小题中小球受到的浮力大小和第（3）小题探究浮力产生的原因巧妙地计算出图乙中小球 $A$受到水对它向下的压力是　　 $N$．（圆面积公式 $S=\pi r^2$，取 $\pi =3)$

图甲的储水容器底有质量 $0.5\mathit{kg}$，底面积 $100c{m}^2$的长方体浮桶，桶上端通过轻质弹簧与紧贴力敏电阻的轻质绝缘片 $A$相连，距容器底 $0.4m$处的侧壁有排水双控阀门。控制电路如图乙所示，其电源电压 $U=12V$， $R_0=10\Omega$，当电流表示数为 $0.6A$，且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应排水。力敏电阻 $R$与它所受压力 $F$的对应关系如下表所示（弹簧均在弹性限度内）。求：

压力 $F/N$	2	4	$\dots \dots$	12	15
电阻 $R/\Omega$	110	70	$\dots \dots$	16	10

（1）浮桶的重力是多少 $N$？

（2）未加水时，力敏电阻所受压力为 $2N$，电流表的示数是多少安？

（3）当容器内的水深达到多少米时，双控阀门才打开排水？

如图甲所示，底面积为 $100c{m}^2$的圆柱形容器中装满了水，底部中央固定有一根体积不计沿竖直方向的细杆，细杆的上端连接着密度为 $0.6g/c{m}^3$的圆柱体 $A$，容器的底部安装有阀门。现打开阀门控制水以 $50c{m}^3/s$流出，同时开始计时，水对容器底部的压力随时间变化的规律如图（乙 $)$所示，则阀门未打开前水对容器底部的压强为　　 $\mathit{Pa}$．当 $t=52s$时，细杆对物体的作用力大小为　　 $N$。

水平桌面上的薄壁圆柱形容器中盛有某种液体，容器底面积为 $80c{m}^2$ ，用细线拴着体积为 $100c{m}^3$ 的金属球沉入容器底，这时液体深度为 $10\mathit{cm}$ ，金属球对容器底的压力为 $1.9N$ ，如图所示。现将金属球从液体中取出，液体对容器底的压强改变了 $100\mathit{Pa}$ ，从容器中取出金属球时，表面所沾液体与细线的体积均不计。则下列判断正确的是 $($ 　　 $)$

A．	金属球在液体中所受浮力大小为 $1N$
B．	容器中液体所受重力大小为 $6.4N$
C．	取出金属球后，容器对桌面的压强减小了 $100\mathit{Pa}$
D．	金属球的密度为 $2.7\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$

水平升降台面上有一个足够深、底面积为 $40c{m}^2$的柱形容器，容器中水深 $20\mathit{cm}$，则水对容器底部的压强为　　 $\mathit{Pa}$，现将底面积为 $10c{m}^2$、高 $20\mathit{cm}$的圆柱体 $A$悬挂在固定的弹簧测力计下端，使 $A$浸入水中，稳定后， $A$的下表面距水面 $4\mathit{cm}$，弹簧测力计的示数为 $0.8N$，如图所示，然后使升降台上升 $7\mathit{cm}$，再次稳定后， $A$所受的浮力为　　 $N$．（已知弹簧受到的拉力每减小 $1N$，弹簧的长度就缩短 $1\mathit{cm})$

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？

一个底面积为 $100c{m}^2$足够高的柱形容器 $M$装有 $20\mathit{cm}$深的水，置于水平地面上；一个质量忽略不计的硬塑料瓶固定在轻杆上，内有适量的水，如图甲所示。塑料瓶 $\mathit{ABCD}$部分为柱形，柱形部分高度 $h_{\mathit{AB}}$为 $16\mathit{cm}$。用手拿住轻杆，将该瓶从图甲中刚接触水面位置，缓慢竖直下降 $6\mathit{cm}$，杆对瓶的拉力 $F$随下降高度 $h$之间的关系图如图乙所示。然后从该位置继续向下，直到水面与 $\mathit{AD}$相平为止。则瓶内所装水的重力为　　 $N$；当水面与 $\mathit{AD}$相平时，瓶外的水对容器 $M$底部的压强为　　 $\mathit{Pa}$。

不吸水的长方体 $A$固定在体积不计的轻杆下端，位于水平地面上的圆柱形容器内，杆上端固定不动。如图所示。现缓慢向容器内注入适量的水，水对容器的压强 $p$与注水体积 $V$的变化关系如图乙所示。当 $p=600\mathit{Pa}$时，容器中水的深度为　　 $\mathit{cm}$；若 ${\rho }_A=0.5g/c{m}^3$，当注水体积 $V=880c{m}^3$时，杆对 $A$的作用力大小为　　 $N$。

物理兴趣小组设计了一个便携式水深测量仪。它主要是由探头 $A$和控制盒 $B$构成，它们之间用有绝缘皮的细导线相连形成回路，如图甲所示。其中探头 $A$是一个底面积为 $10c{m}^2$、高 $5\mathit{cm}$、重 $2.5N$的圆柱体，探头 $A$的底部为压敏电阻 $R(R$与水接触的表面涂有绝缘漆），工作时底部始终与水平面相平，压敏电阻 $R$随表面压力大小的变化如图乙所示。 $A$和 $B$间的电路连接关系如图丙所示，其中电源电压恒为 $3V$，电流表盘改装成深度表（导线的重力与体积均不计）。兴趣小组的同学将探头 $A$缓慢放入水中，求：

（1）探头 $A$有 $\frac{1}{2}$体积浸入水中时， $R$底部受到水的压强是多少帕？

（2）探头 $A$全部浸入水中时，导线对探头 $A$的拉力是多少牛？

（3）将探头投入看似不深的水平池底，静止时 $(R$与池底未紧密结合）导线已松弛，电流表示数是 $0.4A$，则表盘 $0.4A$处应该标水的深度值为多少米？