初中物理浮力大小的计算试题

泸州沱江二桥复线桥施工时，要向江中沉放大量的施工构件，如图甲所示，一密度为 $3\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$的密闭正方体构件被钢绳缓慢竖直吊入江水中，在匀速沉入江水的过程中，构件下表面到江面的距离 $h$逐渐增大，正方体构件所受浮力 $F$随 $h$的变化如图乙所示，下列判断正确的是（取 $g=10N/\mathit{kg}$，江水的密度 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\left)\right($　　 $)$

A．当 $h=1m$时，构件恰好浸没在江水中

B．当 $h=2m$时，构件所受的浮力大小为 $2.4\times {10}^{5}N$

C．当 $h=3m$时，构件底部受到江水的压强大小为 $2.0\times {10}^4\mathit{Pa}$

D．当 $h=4m$时，构件受到钢绳的拉力大小为 $1.6\times {10}^{5}N$

如图甲所示，圆柱形容器中盛有适量的水，其内底面积为 $100c{m}^2$．弹簧测力计的下端挂着一个正方体花岗岩，将花岗岩从容器底部开始缓慢向上提起的过程中，弹簧测力计的示数 $F$与花岗岩下底距容器底部的距离 $h$的关系如图乙所示。 $(g=10N/\mathit{kg})$求：

（1）在花岗岩未露出水面前所受水的浮力大小；

（2）花岗岩的密度；

（3）从开始提起到花岗岩完全离开水面，水对容器底部减小的压强。

某同学把弹簧测力计下挂一均匀金属圆柱体浸在液体中，探究弹簧测力计示数与液体密度的关系，实验时该同学把圆柱体浸没在不同液体中，分别记下了弹簧测力计的示数，得到实验数据如表所示。

液体密度 $\rho (\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$	1.2	1.8	2.0	2.4
弹簧测力计示数 $F\left(N\right)$	7.5	4.5		1.5

（1）根据表中实验数据，空格处应填写　　。

（2）在如图中能反映表中弹簧测力计示数与液体密度之间关系的图象是　　。

如图所示，把一个重为 $6N$的物体挂在测力计下，再将该物体浸没在水中后，测力计上显示的读数为 $4N$，此时杯中水的深度为 $8\mathit{cm}$。则下列计算结果中，错误的是 $(g$取 $10N/\mathit{kg}\left)\right($　　 $)$

A．水对杯底的压强是 $p=8\times {10}^4\mathit{Pa}$

B．物体受到的浮力是 $F_{浮}=2N$

C．物体的体积是 $V=2\times {10}^{-4}{m}^3$

D．物体的密度是 $\rho =3\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$

某同学设计了如图所示的装置测量盐水的密度，已知木块的重力为 $3N$，体积为 $500c{m}^3$，当木块静止时弹簧测力计的示数为 $2.5N$， $g=10N/\mathit{kg}$，盐水密度是　　 $\mathit{kg}/m^3$；若剪断细绳，木块最终静止时所受浮力是　　 $N$．（一切摩擦与阻力均忽略不计）

某工人使用如图甲所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的实心物体 $A$，拉力的功率随时间的变化如图乙所示，已知动滑轮的重力为 $60N$，物体匀速上升的速度始终为 $1m/s$。（不计绳重，摩擦及阻力， ${\rho }_{水}=1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$

求：

（1）物体浸没在水中时受到的浮力。

（2）物体的密度。

（3）物体浸没在水中时滑轮组的机械效率。

在弹簧测力计下悬挂一金属块，其示数为 $8N$．当把金属块浸没在水中时，测力计的示数为 $5N$．则金属块浸没在水中时受到的浮力为　　 $N$，金属块排开水的体积　　 $m^3$． $\left(g=10N/\mathit{kg},{\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$。

在弹簧测力计下悬挂一长方体实心金属块，金属块下表面与水面刚好接触，如图甲。从此处匀速下放金属块，直至浸没于水中并继续匀速下放（金属块未与容器底部接触），在金属块下放过程中，弹簧测力计示数 $F$与金属块下表面浸入水的深度 $h$的关系如图乙， $g=10N/\mathit{kg}$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．由图象可知：

（1）金属块完全浸没在水中受到的浮力为　      　 $N$。

（2）金属块的密度是　　     $\mathit{kg}/m^3$。

（3）你还能求出有关金属块的哪些物理量：　            　（写出三个物理量即可，不需要计算结果）

学习了密度和浮力的相关知识后，某学校综合实践活动小组利用弹簧测力计、合金块、细线、已知密度的多种液体、笔、纸等，设计改装成一支密度计。他们的做法是：在弹簧测力计下面挂一个大小适度的合金块，分别将合金块完全浸没在水和煤油中，静止时弹簧测力计示数如图所示，在弹簧测力计刻度盘上标上密度值。再将合金块分别完全浸没在不同的校验液体中，重复上述操作，反复校对检验。这样就制成一支测定液体密度的“密度计”。 $\left(g=10N/\mathit{kg},{\rho }_{\mathit{煤油}}=0.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

（1）求合金块的密度。

（2）利用学过的公式原理，从理论上分析推导说明，待测液体的密度和弹簧测力计的示数的关系式，指出改装的密度计刻度是否均匀？改装后密度计的分度值是多少？决定密度计量程大小的关键因素是什么？

（3）计算说明密度为 $2.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$的刻度应该标在弹簧测力计的哪个位置？

在弹簧测力计下悬挂一个金属零件，示数是 $7.5N$．把零件浸入密度为 $0.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$的液体中，当零件 $\frac{1}{4}$的体积露出液面时，测力计的示数是 $6N$，则金属零件的体积是 $(g$取 $10N/\mathit{kg}\left)\right($　　 $)$

A． $2\times {10}^{-4}{m}^3$B． $2.5\times {10}^{-4}{m}^3$C． $6\times {10}^{-4}{m}^3$D． $7.5\times {10}^{-4}{m}^3$

某学校研学团队来到“海上碑”研学基地开展活动，配备以下物品：弹簧测力计、几瓶纯净水、保温瓶自备热水、细线、小刀、锤子等。已知 $g=10N/\mathit{kg}$，常温时 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．他们采集了一小块岩石样本，进行如下探究：

（1）用细线系住小石块悬挂在弹簧测力计下，静止时示数如图，为　         　 $N$。

（2）把纯净水瓶切掉上半部分，把小石块慢慢浸没在水中，未碰触瓶底，弹簧测力计的示数为 $0.7N$．则小石块受到的浮力　      　 $N$．可得小石块的体积　       　 $c{m}^3$。

（3）计算得出小石块的密度为 ${\rho }_{石}=$　      　 $\mathit{kg}/m^3$。

（4）已知海水的密度为 $1.03\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，若把石块浸没在海水中，弹簧测力计的示数　       　 $0.7N$（选填“大于”、“小于”或“等于”）。

（5）测量过程中，如果利用的是保温杯中的热水，计算时仍取 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，测得小石块密度与真实值相比应　          　（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

如图甲所示，盛有水的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上，容器的底面积为 $S$．弹簧测力计下悬挂一个长方体金属块，从水面开始缓慢浸入水中，在金属块未触底且水未溢出的过程中，测力计示数 $F$随金属块浸入水中深度 $h$的关系图象如图乙。下列分析正确的是 $($　　 $)$

A．金属块逐渐浸入水的过程，受到的浮力一直在减小

B．金属块的高度为 $h_1$

C．金属块的密度为 $\frac{F_1}{F_1-F_2}{\rho }_{水}$

D．金属块浸没后与入水前相比，水平桌面受到的压强增加 $\frac{F_1-F_2}{S}$

小明用同一物体进行了以下实验。实验中，保持物体处于静止状态，弹簧测力计的示数如图所示。请根据图中信息，求： $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）物体的质量；

（2）物体在水中受到的浮力；

（3）某液体的密度。

如图所示，物理兴趣小组用金属块研究浮力的实验。

（1）金属块浸没在水中时，受到的浮力是　       　 $N$。

（2）比较　      　（填字母代号）三图可得出结论：金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关。

（3）比较　       　（填字母代号）三图可得出结论：金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关。

（4）金属块的密度为　        　 $\mathit{kg}/m^3$。

（5）在实验中，排除测量误差因素的影响，兴趣小组发现金属块排开水的重力明显小于所受的浮力，请指出实验操作中可能造成这种结果的原因：　       　。

（6）纠正了错误，继续实验，兴趣小组得出结论：物体所受浮力的大小等于它排开液体所受的重力。有同学对此结论提出质疑，他认为仅采用浸没的金属块做实验不具备普遍性，使用漂浮的蜡块做实验未必遵循以上结论。针对这个质疑，实验室提供了如下器材：弹簧测力计、蜡块、细线、量筒、烧杯、小木块、小桶、轻质塑料袋（质量可忽略）、适量的水。请你根据需要选择器材并设计实验，研究使用漂浮的蜡块做实验是否遵循兴趣小组所得出的结论。

实验器材：　                                     　；

实验步骤：　                                     　；

分析与论证：　                                   　。

在水平台面上放置一个底面积为 $100c{m}^2$的圆筒形容器，容器内水深 $20\mathit{cm}$，将一个长方体用细线拴好悬挂在弹簧测力计下，从水面开始逐渐浸入直至浸没到水面下某处停止。此过程中，弹簧测力计的示数 $F$与长方体下表面到水面的距离 $h$的关系图象如图所示。 $(g=10N/\mathit{kg}$，容器厚度、细线重均不计，容器内的水未溢出）。求：

（1）长方体浸没在水中受到的浮力；

（2）长方体浸没时，水对容器底的压强。