初中物理阿基米德原理的应用试题

如图所示，下列判断正确的是 $($　　 $)$

A．如图（一）所示，静止漂浮在水面的木块，现施加一个竖直向下的力使木块缓缓匀速沉入水底，在这个过程中，木块受到的浮力随时间变化规律如图甲所示             

B．如图（二）所示，小球从光滑斜面顶端由静止向下运动，在向下运动过程中，小球与出发点的距离随时间变化规律如图乙所示             

C．如图（三）所示，静止在水平桌面上质量为 $m$的水杯，现向杯中匀速缓慢注水，从注水开始到注满的过程中，水杯对桌面的压强随时间变化规律如图丙所示             

D．如图（四）所示，质地均匀的长方体木块在水平向右的拉力 $F$作用下，匀速向右移动，从图示位置开始至木块有 $\frac{1}{3}$离开桌面为止，木块对桌面的压强随时间变化规律如图丁所示

某同学要测量一块密度为 $\rho =7.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$的铁块的质量。

（1）他把天平放在水平桌面上，将游码移到标尺左端零刻度线处，如果天平指针偏左，应该向　     　（填“左”或“右”）调节平衡螺母。

（2）称量时天平平衡后，放在右盘中的砝码与游码位置如图所示，则铁块的质量为　　 $g$，体积为　      　 $c{m}^3$。

（3）如果把此铁块挂在弹簧测力计下浸没在水中，弹簧测力计对铁块的拉力为　　 $N$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

如图所示，同一潜水艇浮在水面时受到的浮力为 $F_1$，底部受到水的压强为 $p_1$，潜入水中时受到浮力为 $F_2$，底部受到水的压强为 $p_2$．下列选项中正确的是 $($　　 $)$

A． $F_1=F_2$， $p_1<p_2$B． $F_1=F_2$， $p_1>p_2$C． $F_1>F_2$， $p_1>p_2$D． $F_1<F_2$， $p_1<p_2$

某同学准备用弹簧测力计、烧杯、水、吸盘、滑轮、细线来测量木块（不吸水）的密度。

（1）在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越　      　。

（2）如图甲所示，木块所受的重力为　     　 $N$。

（3）如图乙所示，将滑轮的轴固定在吸盘的挂钧上，挤出吸盘内部的空气，吸盘在　 　的作用下被紧紧压在烧杯底部。如图丙所示，在烧杯中倒入适量的水，用细线将木块栓住，通过弹簧测力计将木块全部拉入水中，此时弹簧测力计示数为 $0.4N$，如果不计摩擦和细线重，木块受到的浮力为　    　 $N$，木块的密度为　　   $\mathit{kg}/m^3$． $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

（4）如果将图丙烧杯中的水换成另一种液体，重复上述实验，此时弹簧测力计示数为 $0.2N$，则该液体的密度为　     　 $\mathit{kg}/m^3$。

科学家乘科学考察船前往北冰洋进行科学研究，在船的甲板上安装了一台起重机用来吊装科学探测器材。某次起重机用钢丝绳吊着质量为 $50\mathit{kg}$的探测仪，将它浸没在水中对北冰洋的水体进行研究。 $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$

（1）探测仪受到的重力是多少？

（2）先将探测仪放入水面下 $30m$处，探测仪受到水的压强是多大？然后用钢丝绳施加 $300N$的拉力在 $60s$内将探测仪沿竖直方向向上匀速拉到水面下 $10m$处，拉力的功率是多少？

（3）探测仪在使用过程中体积不变，此探测仪的体积是多少？

（4）实验完毕后，起重机将探测仪回收，起重机的起重臂可以简化成粗细均匀、自身重力不计的杠杆，如图所示是探测仪出水后（探测仪出水前后的质量不变）在空中处于静止状态的情景，在液压顶作用下，起重臂 $\mathit{OA}$与水平方向成 $60°$夹角， $O$为支点， $\mathit{OA}$长 $5.4m$，液压顶施加的力 $F$作用于 $B$点并与起重臂垂直， $\mathit{OB}$长 $1.5m$，此时液压顶对起重臂的作用力 $F$是多大？

将一个正方体木块放入装有清水的烧杯中，木块处于漂浮状态，然后向烧杯中缓缓地加入一定量的盐，关于这个过程，下列描述液体密度与木块排开液体体积关系的图象中正确的是 $($　　 $)$

A．B．

C．D．

某电热加湿器具有防干烧功能，可在水量不足时自动停止工作，其工作原理如图所示；水箱中的加热器具有高、低两挡功率调节功能，其内部电路（未画出）由开关 $S$和阻值分别为 $121\Omega$和 $48.4\Omega$的电阻丝 $R_1$、 $R_2$组成。轻弹簧的下端固定在水箱底部，上端与一立方体浮块相连，浮块内有水平放置的磁铁。该加湿器为防干烧已设定：仅当浮块处于图中虚线位置时，固定在水箱侧壁处的磁控开关方能闭合而接通电路。

（1）当处于高功率挡时，加热器工作 $2.5\mathit{min}$所产生的热量全部被 $1\mathit{kg}$的水吸收后，水温升高了 ${50}^{°}\text{C}$．已知加热器处于低功率挡时的功率为 $400W$，电压 $U=220V$，水的比热容 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$。

①求加热器处于高功率挡时的功率；

②请画出加热器内部电路。

（2）当向水箱内缓慢加水使浮块上升至图中虚线位置时，浮块下表面积距水箱底部的高度为 $20\mathit{cm}$，弹簧对浮块的弹力大小为 $6N$，浮块（含磁铁）的质量为 $0.4\mathit{kg}$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

①求浮块上升至虚线位置时排开水的体积；

②该加湿器所设定的防干烧最低水面距水箱底部的高度为　　 $\mathit{cm}$，理由是　　。

小明准备用空矿泉水瓶做一个“救生衣”。已知小明的质量是 $50\mathit{kg}$，身体平均密度约等于水的密度，为确保安全至少他的头部要露出水面，头部的体积约占身体总体积的 $1/10$．（不计空矿泉水瓶的质量和塑料的体积）

（1）求小明头部的体积。

（2）请你帮小明计算一下，制作“救生衣”至少需要多少个图示的空矿泉水瓶。

小明用饮料吸管制作了一只简易密度计，将其放入水中时，密度计不能直立，应　　（增加 $/$减少）吸管中铁丝质量，改进后，分别用它测量水和盐水的密度时，吸管浸入液体的深度分别为 $h_1$和 $h_2$，则 $h_1$　　 $h_2$．用它测量可乐密度时，吸管上“沾”上许多小气泡，测得的密度偏　　。

小华用弹簧测力计、烧杯、水、薄塑料袋测量酱油的密度。

（1）测量前，应检查弹簧测力计指针是否指在　　刻度线上。

（2）把适量的酱油装入塑料袋，排出空气后扎紧口，用弹簧测力计测出重力为 $3.6N$；然后用弹簧测力计提着塑料袋浸没在水中，如图所示，弹簧测力计示数为　　 $N$。

（3）水的密度为 $1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，则可算出酱油的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$。

（4）小华想用上述器材继续测量白酒的密度，但白酒的密度比水小。

请帮她想出一个可行的办法并简要说明：　　。

小红利用杠杆制成一种多功能杆秤，使用前，杠杆左端低，右端高，她将平衡螺母向　　调节，直至杠杆处于水平平衡，她取来质量均为 $100g$的实心纯金属块 $a$和 $b$、合金块 $c$（由 $a$、 $b$的材料组成）。她将 $a$挂在 $A$处，且浸没于水中，在 $B$处挂上 $100g$钩码，杠杆恰好处于水平平衡，如图所示，测得 $\mathit{OA}=50\mathit{cm}$， $\mathit{OB}=40\mathit{cm}$，则 $a$的密度为　　 $g/c{m}^3$．接下来，她分别将 $b$、 $c$挂于 $A$处并浸没于水中，当将钩码分别移至 $C$、 $D$处时，杠杆均水平平衡，测得 $\mathit{OC}=30\mathit{cm}$， $\mathit{OD}=34\mathit{cm}$，则合金块 $c$中所含金属 $a$和金属 $b$的质量之比为　　。 $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

在测量物质密度的实验中，用调好的天平测量一合金块的质量，所加的砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示，将合金块放入盛有 $30\mathit{ml}$水的量筒中，水面位置如图乙所示，则合金块的密度为　　 $g/c{m}^3$．合金块浸没在水中受到的浮力是　　 $N(g=10N/\mathit{kg})$。放入合金块后，量筒底部受到水的压强将　　（选填“增大”、“减小”或“不变” $)$。

用不同的方法测量小石块和小瓷杯的密度。

（1）测小石块的密度

①天平放置于　　工作台上，将游码移到标尺　　处，调节平衡螺母使横梁平衡；

②用此天平测量小石块的质量，右盘所加砝码和游码位置如图甲所示，则小石块的质量为　　 $g$．在量筒内放入适量的水，用细线绑好小石块，缓慢放入水中，如图乙所示，则小石块的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$；

（2）测小瓷杯的密度

如图丙所示，先在量筒内放入适量的水，液面刻度为 $V_1$；再将小瓷杯浸没于水中，液面刻度为 $V_2$；最后捞起小瓷杯并将杯中的水倒回量筒，使其浮于水面（水未损失），液面刻度为 $V_3$，小瓷杯密度的表达式 ${\rho }_{杯}=$　　（用 $V_1$、 $V_2$、 $V_3$和 ${\rho }_{水}$表示）。实验完毕后发现小瓷杯内的水未倒干净，则所测结果　　（选填“偏大”、偏小”或“不变” $)$。

用天平测量体积为 $30c{m}^3$的实心物块的质量，天平右盘中的砝码及游码的示数如图甲，则物块的密度为　　 $g/c{m}^3$．将物块浸没在水中，物块受到的浮力为　　 $N$． 如图乙所示，把该物块放入盛有另一种液体的烧杯中，液体对杯底的压强将　　；物块恰好处于悬浮状态，则液体的密度为　　 $g/c{m}^3$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

两个相同的圆柱形容器中分别装有体积相等的甲、乙两种液体，图示是同一只鸡蛋在两种液体中静止时的情景。图中两种液体的密度分别为 ${\rho }_{甲}$和 ${\rho }_{乙}$，鸡蛋所受浮力分别为 $F_{甲}$和 $F_{乙}$，容器底部所受液体压强分别为 $p_{甲}$和 $p_{乙}$，则它们的大小关系是： ${\rho }_{甲}$　　 ${\rho }_{乙}$， $F_{甲}$　　 $F_{乙}$， $p_{甲}$　　 $p_{乙}$，以下三种方案：①在鸡蛋上开小孔，用注射器抽取鸡蛋内蛋清，再用胶带封好小孔；②在鸡蛋上开小孔塞入大头针，用胶带封好小孔；③在容器中加入比原液体密度更大的液体，若想使鸡蛋在乙液体中下沉，可行的方案有　　（填序号）。