初中物理浮力大小的计算试题

学完“浮力”知识后，小文同学进行了相关的实践活动。（p_水=1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）

（1）她选取一质量为750g、体积为1250cm³长方体木块，让它漂浮在水面上，如图甲所示，求木块受到的浮力。
（2）取来规格相同由合金材料制成的螺母若干，每只螺母质量为50g，将螺母逐个放置在漂浮的木块上。问：放多少只螺母时，木块刚好浸没在水中？
（3）她又用弹簧测力计、一只螺母做了如图乙所示的实验，弹簧测力计静止时的示数为0.4N，求合金材料的密度。

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。

2011年7月28日，我国首台自主设计、自主集成的“蛟龙号”载人潜水器创造了5188m的我国载人深潜新纪录。（ρ_水=1.0×10³kg/m³）
（1）潜水器下潜得较快时，10min下潜了420m，这段时间内潜水器下潜的平均速度为      m/s。
（2）到达最大下潜深度时，潜水器受到海水的压强约为      Pa。
（3）当质量约为30t的“蛟龙号”潜水器匀速下潜时，“蛟龙号”潜水器受到的浮力约为       N。到达最大下潜深度时，潜水器抛弃压载铁，潜水器减小的重力    它减小的浮力，潜水器开始上浮。

如图所示，在纪念中国抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年大阅兵中，我国展示了国产05式高速两栖突击车，它是当今世界上水上速度最快的中型两栖突击车。该两栖突击车的总质量为 $2.9\times {10}^4\mathit{kg}$ ，发动机的功率为 ${10}^{6}W$ ，每条履带与地面接触面积为 $2m^2$ ，海上最大行驶速度为 $40\mathit{km}/h$ 。求：

（1）突击车静止在水面上时，受到的浮力多大？

（2）突击车停在水平地面上，对地面的压强多大？

（3）突击车在海上以最大速度行驶 $0.8\mathit{km}$ ，发动机做功多少？

如图所示，将长方体木块从甲图那样直立浮在水面上变为图乙那样横浮在水面上后，木块受到的浮力和木块底面受到水的压力的变化分别是（　　）

A．变大，变大

B．变小，变小

C．不变，变小

D．不变，不变

小明用细线系住重为 $5N$的物体，使其一半体积浸入盛满水的溢水杯中，物体排开的水重为 $2N$，此时物体所受的浮力为　　 $N$，将物体浸没在水中，此时物体所受的浮力为　　 $N$，物体排开的水的体积为　　 $m^3$，松手后，物体将　　（选填“上浮”、“悬浮”或“下沉” $)$。 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

阅读《福船》回答问题。

福船

跨越遥远时空的海上丝绸之路上，一个名叫"福船"的文化符号历久弥新。福船作为木质时代风帆动力远洋船只中的佼佼者，成就了明代郑和、戚继光、郑成功等人的伟大壮举，为中国乃至世界航海史写下了璀璨的一页。

福船，福建沿海一带尖底古海船的统称，上阔下窄，首尖尾宽两头翘，复原模型图如图所示。其甲板平坦，龙骨厚实，结构坚固；吃水深，容量多，善于装载，稳定性好，抗风力强，适于远洋。

与指南针对航海贡献相媲美的"水密隔舱福船制造技艺"，是中国对世界航海发展史产生深远影响的另一项伟大发明。 2010年11月15日，《中国水密隔舱福船制造技艺》被列入联合国教科文组织"急需保护的非物质文化遗产名录"。所谓"水密隔舱"，就是用厚实的隔舱板把船舱层层隔断，分隔成互不透水的一个一个舱区。在航行过程中，如果有一个或两个舱意外破损，海水进不到其他舱中，从船整体看，仍然保持有足够的浮力，不至沉没。"水密隔舱"技术大大提高了船舶的整体抗沉性。另外隔舱板与船壳板紧密连接，使船体结构也更加坚固。分成隔舱，还便利货物存放管理。水密隔舱福船制造技术，对于远洋航海史研究有着不可替代的重要学术价值。

南京静海寺《郑和残碑》记载："永乐三年 $(1405$ 年），将领官军乘驾二千料海船并八橹船 $\dots$ "。经学术界考证，与北京天坛齐名的二千料海船就是福船。"料"是当时流行的用来表示舟船大小的一种计量单位。二千料海船总长61.2米，最大宽13.8米，型深4.89米；满载时，水线长53米，水线宽13米，吃水3.9米。帆装、给养、武器、人员、货物等及船自身质量总共可达1170吨。郑和下西洋是人类海洋文明史的重要组成部分，是世界航海史上时间最早、规模最大的洲际航海活动。比哥伦布到达美洲大陆航海早了87年，比达 $·$ 伽马过好望角到达印度的航海早了92年，比麦哲伦的环球航海早了114年。郑和下西洋时的中国船舶制造、天文航海、地文航海、季风运用和航海气象预测等方面的技术和航海知识，在当时均处于世界领先地位。

重启海上丝绸之路的今天，"福船"这个珍贵的文化符号成为新兴文创产业里重要的创作灵感，依然在启迪人们不断去开拓创新。

请根据上述材料，回答下列问题：

（1）福船采用了 　 　技术大大提高了船舶的整体抗沉性。请你展开想象，就福船的这一技术设计理念，举例说明还可应用在哪些方面： 　 　。

（2）排水量是衡量造船能力的重要指标。小辉查资料得知：哥伦布远航美洲时，最大的那艘船的满载排水量为 $233t$ 后，他想知道郑和远洋时的二千料海船的排水量 $m$ 。他根据上文中二千料海船的信息计算出排水体积 $V=53m\times 13m\times 3.9m=2687.1m^3$ ，估算出排水量约为 $2687t$ 。请写出这种估算方法不合理的理由，并写出合理的估算方法。

工人用如图所示装置从水井中匀速吊起一个重为 $800N$ 的物体，所用拉力 $F$ 为 $250N$ ， $20s$ 内物体上升了 $6m$ （物体的上表面始终未露出水面），已知动滑轮重 $20N$ ，绳重及摩擦均忽略不计。求：

（1） $20s$ 内绳子自由端 $A$ 移动的距离；

（2）拉力 $F$ 做功的功率；

（3）物体在水中所受浮力的大小。

小明做了鉴别水和盐水的实验 $({\rho }_{水}<{\rho }_{\mathit{盐水}})$ 。如图 $-1$ ，用相同烧杯盛装体积相同的水和盐水，分别放在已调平的天平两托盘上，右侧烧杯中盛装的是 　　。如图 $-2$ ，将同一压强计的金属盒分别放入水和盐水中同一深度处，右侧容器中盛装的是 　　。如图 $-3$ ，用同一测力计挂着相同的铝球分别放入水和盐水中，盛装水的容器对应的测力计示数较 　　（选填"大"或"小" $)$ 。

一般情况下，人在水中会下沉，在死海中却能漂浮在水面上。为此，小李同学猜想：浮力的大小可能跟液体的密度有关。为了检验这个猜想，他设计了如图所示的实验进行探究：

（1）铝块在水中受到的浮力 $F_{浮}=$　　 $N$。

（2）比较图乙、丙两图中铝块所受浮力的大小，小李同学得出浮力的大小与液体的密度无关的结论，你认为这个结论是　　（选填“正确“或“错误” $)$的，原因是　　。

（3）小赵同学认为用以下方法检验更为简便：将同一个新鲜鸡蛋依次轻放入盛有水和浓盐水的烧杯中，看到鸡蛋在水中下沉，在浓盐水中悬浮如图丁所示。分析鸡蛋受力可知，在水中下沉是因为它受到的浮力　　（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$重力；在浓盐水中悬浮时，根据　　的知识可得，鸡蛋受到的浮力　　（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$重力，从而可以得出结论：浮力的大小与液体的密度　　（选填“有关”或“无关” $)$。

将一实心圆柱体悬挂于弹簧测力计下，物体下表面刚好与水面接触，从此处匀速下放物体，直至浸没（物体未与容器底接触，忽略容器中液面变化）的过程中，弹簧测力计示数 $F$与物体下表面浸入水中深度 $h$的关系如图所示，则下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．物体重力为 $40N$

B．物体浸没时受到的浮力为 $15N$

C．物体的密度为 $2.5\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$

D．物体刚好浸没时下表面受到的液体压强为 $800\mathit{Pa}$

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 $1.6\times {10}^{5}N$

物理兴趣小组在探究浮力的大小与哪些因素有关时（如图甲），他们先用弹簧测力计称出长方体铁块的重力，再把铁块置于水面上方某一位置，将铁块缓慢下移，并逐渐浸入水中至不同深度处，他们根据记录的实验数据绘制出弹簧测力计示数 $F$与铁块下降高度 $h$关系的图象（如图乙）。

（1）铁块浸没水中之前，弹簧测力计的示数变化说明了浮力的大小与　　有关；

（2）铁块浸没在水中受到水的浮力为　　 $N$；此时他们保持铁块浸没在水中不动，向水里加入适量的食盐并搅拌，发现弹簧测力计的示数　　（选填“变大”或“变小” $)$，说明浮力的大小与液体密度有关。

在探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中，小明的实验步骤如下：

如图甲，用弹簧测力计测出物体所受的　　。

如图乙，读出物体浸没在水中时弹簧测力计的示数计算出物体所受的　　。

如图丙，测出　　。

如图丁，测出小桶所受的重力，计算出　　。分析归纳，得出结论。

小明的实验顺序存在不足，你认为更合理的顺序是　　，实际操作过程中，还需要注意的问题有（请说出一条）　　。

小明同学在探究影响浮力大小的因素时，做了如图所示的实验．请你根据小明的实验探究回答下列问题．

（1）在C与E两图中，保持了排开液体的体积不变，研究浮力与液体__    ___的关系；根据A与E两图所标的实验数据，可知物体浸没在盐水中所受的浮力为         N．
（2）小明对ABCD四个步骤进行了观察研究，发现浮力的大小有时与深度有关，有时与深度又无关．对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而___________，当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同，浮力的大小与深度________。（选填“有关”或“无关”）
（3）在小明实验的基础上，根据有关实验数据，可以计算出盐水的密度为_____ kg/m．