近十年全國初中應用物理知識競賽試題分類匯編專題十浮力

------------------------------------------------------------------------近十年全國初中應用物理知識競賽試題分類匯編專題十浮力全國初中應用物理知識競賽試題分類匯編專題十、浮力一、選擇題1.（2013全國初中應用物理知識競賽預賽題）下列各種現(xiàn)象與其涉及物理知識之間的關(guān)系中，說法錯誤的是()A.高原反應——大氣壓和海拔高度的關(guān)系B.飛機飛行時獲得升力——流體壓強和流速的關(guān)系C.水下潛水艇能夠上浮——液體壓強和深度的關(guān)系D.利用高壓鍋容易將飯煮熟——沸點和氣體壓強的關(guān)系1.答案：C解析：水下潛水艇能夠上浮，是由于浮力大于重力，選項C說法錯誤。2.（2013全國初中應用物理知識競賽預賽題）如圖7所示：在研究浮力的大小時，將浮于水面的盆子慢慢向下按，用力越大，盆子浸入水中的部分越多。根據(jù)以上事實，下列猜想最符合研究目的的是A.用力越大，物體排開水的體積越大B.液體密度越大，物體所受浮力越大C.物體的體積越大，所受浮力越大D.物體排開水越多，所受浮力越大2.答案：D解析：用力越大，物體排開水的體積越大，但是不符合研究浮力的大小的目的。根據(jù)將浮于水面的盆子慢慢向下按，用力越大，盆子浸入水中的部分越多，不能得出液體密度越大，物體所受浮力越大，不能得出物體的體積越大，所受浮力越大。將浮于水面的盆子慢慢向下按，用力越大，盆子浸入水中的部分越多，說明物體排開水越多。而用力大，說明所受浮力越大。選項D正確。3．設(shè)想從某一天起，地球的引力減小一半，那么對于漂浮在水面上的船來說，下列說法中正確的是A．船受到的重力將減小，船的吃水深度仍不變B．船受到的重力將減小，船的吃水深度也減小C．船受到的重力將不變，船的吃水深度也不變D．船受到的重力將不變，船的吃水深度將減小答案：A解析：對于漂浮在水面上的船來說，所受浮力等于船的重力；若地球的引力減小一半，其g值減小一半，船受到的重力將減小，船的吃水深度仍不變，選項A正確。4.如圖所示，將底面半徑為2R的圓柱形薄壁容器放在水平桌面上，把高為h。密度為ρ（ρ<ρ水），半徑為R的實心圓柱體木塊豎直放在容器中，然后向容器內(nèi)注水，則注水前，木塊對容器底的壓力為4πR2ρgh注水前，木塊對容器底的壓強為2ρgh若使木塊豎直漂浮，向容器中注入水的質(zhì)量至少為πR2ρh若使木塊豎直漂浮，向容器中注入水的質(zhì)量至少為3πR2ρh答案：D解析：根據(jù)柱體壓強公式，注水前，木塊對容器底的壓強為ρgh，壓力為πR2ρgh，選項AB錯誤；若使木塊豎直漂浮，由阿基米德定律，木塊排開水的重力等于πR2ρgh，由于圓柱形薄壁容器底面是實心圓柱體木塊底面面積的4倍，所以，向容器中注入水的質(zhì)量至少為3πR2ρh，選項D正確C錯誤。圖7乙甲5．甲、乙兩個圓柱形容器盛有相同深度的液體，放置于水平桌面上，如圖7所示。甲、乙兩容器的底面積分別為S1和S2，且2S1=3S2。甲容器中液體的密度為ρ1，液體對容器底產(chǎn)生的壓強為p1。乙容器中液體的密度為ρ2，液體對容器底產(chǎn)生的壓強為p2，且p2=2p1。將A球浸在甲容器的液體中，B球浸在乙容器的液體中，兩容器中均無液體溢出。液體靜止后，甲、乙兩容器底受到液體的壓力相等，A、B兩球所受浮力分別為F1和F2。圖7乙甲A．F1＞F2，ρ1＜ρ2B．F1=F2，ρ1＜ρ2C．F1＜F2，ρ1＞ρ2D．F1＜F2，ρ1＜ρ2答案：A解析：由液體壓強公式p=ρgh，p2=2p1，可得ρ2=2ρ1，ρ1＜ρ2。此時甲、乙兩容器底受到液體的壓力分別為F1=p1S1，F(xiàn)2=p2S2，甲、乙兩容器底受到液體的壓力之比為3∶4。A球浸在甲容器的液體中，B球浸在乙容器的液體中，液體靜止后，甲、乙兩容器底受到液體的壓力相等，說明A球?qū)滓后w作用力大于乙，根據(jù)力作用的相互性，A球受到的浮力較大，即F1＞F2，選項A正確。6．如圖所示是我國自主研制的“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器，它可達到的最大下潛深度為7km，具有無動力下潛上浮先進技術(shù)，具有近底自動骯行和懸停定位等多項先進功能．其中“深海潛水器無動力下潛上浮技術(shù)”主要是在潛水器兩側(cè)配備4塊壓載鐵，重量可以根據(jù)不同深度與要求調(diào)整．1標準大氣壓近似取ρ0=1.0x×105Pa，海水密度近似取ρ=1.0×103kg/m3，g取A．水下7km處的壓強相當于70個大氣壓B．若潛水器最快下潛的速度是42m/min，則到達7km海底需要4h．C．潛水器在水面下處于懸停時，它在豎直方向上受到的重力與浮力是一對平衡力．D．深海潛水器和一般潛艇都是采用拋棄壓載鐵的辦法實現(xiàn)上浮答案：C解析：水下7km處的壓強是p=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×7000m=7×101個標準大氣壓P0=1.0×105Pa，相當于=700個，選項A說法錯誤；潛水器最快下潛的速度是42m/min，則到達7km海底需要t=s/v==min=2.8h，選項B錯誤；潛水器在水面下處于懸停時，它在豎直方向上受到的重力與浮力大小相等、方向相反、作用在同一直線上，是一對平衡力，選項C說法正確；深海潛水器采用拋棄壓載鐵的辦法實現(xiàn)上浮，而潛艇使用壓縮空氣把空氣艙中的海水逼出去達到上浮的目的，選項D錯誤。7.（2011上海初中物理知識競賽題）如圖所示，密度均勻的長方體木塊漂浮在水面上。若將木塊虛線以下的部分截去，則A.木塊和水面均下降，且下降的高度相同B.木塊和水面均下降，且木塊下降的高度更大C.木塊和水面均下降，且水面下降的高度更大D.木塊下降，水面上升，且變化的高度不相同7.答案：B解析：若將木塊虛線以下的部分截去，根據(jù)阿基米德原理，木塊和水面均下降，且木塊下降的高度更大，選項B正確。8(2009上海初中物理知識競賽復賽題).如圖所示容器內(nèi)放有一長方體木塊M，上面壓有一鐵塊m，木塊浮出水面的高度為h1（圖a）；用細繩將該鐵塊系在木塊的下面，術(shù)塊浮出水面的高度為h2(圖b)；將細繩剪斷后（圖c），則木塊浮出水面的高度h3為：()(A)h1+ρ鐵(h2-h1)/ρ水(B)h2+ρ鐵(h2-h1)/ρ水(c)h1+ρ木(h2-h1)/ρ水(D)h2+ρ鐵(h2-h1)/ρ木.答案：A解析：設(shè)木塊底面積為S，高h，由題述可知鐵塊體積為(h2-h1)S。由圖a，利用平衡條件可得ρ水gS(h-h1)=(m+M)g,，由圖c，利用平衡條件可得ρ水gS(h-h3)=Mg,，m=ρ鐵(h2-h1)S，聯(lián)立解得：h3=h1+ρ鐵(h2-h1)/ρ水，選項A正確。9．如圖所示，將一個由某種材料制成的空心球放入甲液體中時，小球漂?。划敯阉湃胍乙后w中時，小球懸浮。則下列判斷正確的是A．球在甲、乙兩種液體中受到的得浮力不相等B．甲液體的密度大于乙液體的密度C．該材料的密度一定等于乙液體的密度D．該材料的密度一定小于甲液體的密度答案：B無論漂浮還是懸浮，小球所受浮力都等于重力，選項A錯誤；球放入甲液體中時，小球漂浮，說明甲液體密度大于球平均密度；球放入乙液體中時，小球懸浮，說明乙液體密度等于球平均密度，所以甲液體的密度大于乙液體的密度，選項B正確；由于球空心，該材料的密度一定大于乙液體的密度，選項C錯誤；該材料的密度不一定小于甲液體的密度，選項D錯誤。圖5次種良種圖5次種良種A.所有種子都漂浮在水面B.所有種子都不受浮力C.只有少量次種漂浮D.良種漂浮，而次種下沉答案：C解析：如果鹽水的濃度太低，則鹽水密度比較小，只有少量次種漂浮，選項C正確。二．填空題1、小明利用小試管、螺母和細線制成一個“土密度計”，用圖所示的方法測量液體的密度?！巴撩芏扔嫛痹诰凭é丫凭?.8×103kg/m3）中靜止時露出液面的高度為2cm；“土密度計”在水（ρ水＝1.0×103kg/m3）中靜止時露出液面的高度為3cm?！巴撩芏扔嫛痹诹蛩徙~溶液中靜止時露出液面的高度為3.8cm答案：1.25×103kg/m3解析：設(shè)“土密度計”等效圓柱體總長度為L，橫截面積S，重力G，“土密度計”在酒精中靜止時，ρ酒精g(L-h1)=G，“土密度計”在水中靜止時，ρ水g(L-h2)=G，“土密度計”在硫酸銅溶液中靜止時，ρg(L-h3)=G，聯(lián)立解得ρ=1.25×1032．甲、乙兩溢水杯放在實驗桌上，分別盛滿水和酒精，酒精的密度為0.8×103kg/m3。將密度為0.9×103kg/m3的小球M輕輕放入甲溢水杯的水中，小球M靜止時從甲溢水杯中溢出9g的水，則小球體積為；將小球M輕輕放入乙溢水杯的酒精中，小球M答案：10cm38解析：輕輕放入甲溢水杯的水中，小球漂浮，所受浮力等于mg。根據(jù)從甲溢水杯中溢出9g的水可知，小球質(zhì)量為m=9g，體積V=m/ρ球=10cm3。將小球M輕輕放入乙溢水杯的酒精中，小球M下沉，從乙溢水杯中溢出酒精體積為V=10cm3，質(zhì)量為m’=ρ酒V=0.8×103kg/m3×103.鉆井平臺被稱為流動的島嶼，我國自行設(shè)計的第六代深水半潛式鉆井平臺“海洋石油981”號于2012年5月9日正式在南海開鉆，一方面宣誓我國領(lǐng)海主權(quán)的存在，另一方面可以獲得大量的海底石油資源.“海洋石油981”號的最大作業(yè)水深3000m，當工作設(shè)備到達最大水深處作業(yè)時，受到海水的壓強為Pa；平臺自身的質(zhì)量3萬噸，上有工作人員200人，從船底到井架頂高147m，如不考慮工作人員的重力，則平臺受到的浮力為N，排開海水的體積為m3.（假定海水的密度保持為1.0×103kg/m3答案：3×1073×1083×104解析：當工作設(shè)備到達水深3000m處時，由液體壓強公式可知，受到海水的壓強為p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×3000m=3×107Pa；平臺受到的浮力等于平臺自身的重力，為F浮=mg=3×107kg×10N/kg=3×108N；由F浮=ρgV解得排開海水的體積為三．實驗探究題1.(2009上海初中物理知識競賽復賽題).在一個底面積為200厘米2、高度為20厘米的圓柱形薄壁玻璃容器底部，放入一個邊長為10厘米的實心正方體物塊，然后逐漸向容器中倒入某種液體。右圖反映了物塊對容器底部壓力的大小F與容器中倒入液體的深度h（0～6厘米）之間的關(guān)系。由此可知這種液體的密度大小為_________千克/米3，當?shù)谷胍后w的深度h為l2厘米時，物塊對容器的底部壓力的大小F大小為________牛。1.答案：1.25×1037.5解析：設(shè)容器底部對物塊的支持力為F’，由平衡條件可得F’+ρgSh=mg。由牛頓第三定律，物塊對容器底部壓力的大小F=F’，聯(lián)立解得F=mg-ρgSh。由此可知，圖中圖線斜率等于-ρgS。而圖中圖線斜率為-1.25N/cm=-125N/m，所以這種液體的密度大小為ρ=1.25×103kg/m3。當?shù)谷胍后w的深度h為l2厘米時，由F=mg-ρgSh可計算得到物塊對容器的底部壓力的大小F2..小寧為了研究浸入水中的物體所受浮力的變化規(guī)律，設(shè)計了如圖所示的實驗，他將彈簧測力計上端固定，下端掛一粗細均勻的圓柱體金屬塊A，其長度為L。開始時，他將金屬塊A完全浸沒在水中，容器的底部裝有一由閥門B控制的出水口。實驗時，他打開閥門B緩慢放水，放到彈簧測力計的讀數(shù)不再變化為止，立即關(guān)閉閥門B。在此過程中金屬塊始終不與容器底部接觸，讀出彈簧測力計示數(shù)的最小值和最大值分別為F1和F2，已知水的密度為ρ水．則金屬塊A受到的最大浮力為．金屬塊A的密度為．彈簧測力計的示數(shù)從最小值變化到最大值的過程中其示數(shù)F隨圓柱體金屬塊A的下端侵入水中的深度χ的變化規(guī)律為.答案：F2-F1ρ水F2/(F2-F1)F=F2-(F2-F1)x/L(0≤χ≤L)解析：當金屬塊沒有接觸水面時，彈簧測力計的示數(shù)最大，金屬塊完全浸入水中，浮力最大，彈簧測力計的示數(shù)最小，所以最大浮力為Fm=F2-F1。由Fm=ρ水gV和F2=ρgV可得金屬塊的密度是ρ=ρ水F2/(F2-F1)。設(shè)金屬塊截面積為S，金屬塊A的下端侵入水中的深度為χ時，排開水的體積為Sx，所受浮力為F浮=ρ水gSx，而S=V/L，彈簧測力計的示數(shù)F=F2-F浮，聯(lián)立解得F=F2-(F2-F1)x/L，(0≤χ≤L)。3．小明選用了如圖中的質(zhì)量約600g的金屬皇冠模型，若能測出模型所受重力G模型、模型浸沒在水中所受的浮力F浮，且知水的密度ρ水，就可以根據(jù),，求出模型密度（1）證明式子成立.（2）現(xiàn)有足量的水和圖28中的各種可選的器材，要利用測出模型的密度，根據(jù)實驗要求從器材A、B、C、D、E、F中選擇實驗所必須的器材，并寫出測模型密度的實驗步驟及所需記錄的數(shù)據(jù).a.選擇的器材（填代號）：b.實驗步驟及需要記錄的數(shù)據(jù)：解：（1）證明：對于物體而已，其重力可以表示為G模型=ρ模型gV模型①同時，當模型完全浸沒在水里時，其受到的浮力可以表示為：F浮=ρ水gV排②又由于完全浸沒于水中，所以V模型=V排③由①②③式可得（①式除以②式，約掉g和V）：命題得證。（2）a.選用的器材：B、Fb.實驗步驟：①先用彈簧測力計測出模型的重力，記為F1。②將水槽中倒入適量的水，將模型懸掛在彈簧測力計上，再將模型完全浸沒在水中，穩(wěn)定后記錄下此時彈簧測力計的讀數(shù)F2。③模型的密度可以表示為：ρ模型=四、計算題1.（12分）容器水平底面上有一個大小為a×b的長方形洞。用半徑為a，長度為b的圓柱體蓋住此洞（如圖所示為其側(cè)視圖）?，F(xiàn)往容器里慢慢注入密度為ρ的液體，試分析說明圓柱體的質(zhì)量M應該多大，才能使它在任何液位下不會浮起。解析：液體淹沒圓柱體時，圓柱體所受浮力最大。最大浮力F=ρg·[πa2b-a2b(π/3-cos30°)]-ρg·a(1+cos30°)ab=ρga2b(5π/6-1-/4).要使它在任何液位下不會浮起，F(xiàn)=Mg，解得M=ρa2b(5π/6-1-/4).2，（隴川競賽題）兒童練習游泳時穿的一種“救生衣”實質(zhì)是將泡沫塑料包在背心上，使用時，穿上這種“救生衣”泡沫塑料位于人的胸部，為了確保兒童的安全，必須使人的頭部露出水面，兒童體重約300牛，人的密度約為1.06×103千克/米3，人的頭部約占人體總體積的十分之一，泡沫塑料的密度約為10千克/米3，求：（1）此兒童的體積大約是多少？（3分）（2）此兒童僅頭部露出水面時受到多大的浮力？（3分）（3）此兒童使用的“救生衣”的最小體積為多大才能保證兒童的安全？（4分）解：（1）此兒童的質(zhì)量約為m=G/g=30.6kg，體積大約是V=m/ρ=28.9×10-3m3（2）此兒童頭部體積V’=V/10=2.89×10-3m浸入水中體積為V1=V-V’=26.×10-3m僅頭部露出水面時，受到的浮力F浮=ρ水gV1=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×26×10-3（3）設(shè)救生衣的體積為V，有關(guān)系式F浮=G總F浮+ρ水gV=G人+ρ塑gV解得V=(G人-F浮)÷(ρ水-ρ塑)g=(300N-260N)÷(1.0×103-10)kg/m3×9.8N/kg≈4×10-3m圖83．（10分）（2007青島競賽題）物理興趣小組的一位同學做了一個實驗：這位同學把一塊長方體木塊浮在水面上，然后在木塊上面放砝碼，當砝碼的總質(zhì)量為345g時，木塊恰好浸沒在水中（如圖8甲）。這位同學想用細線把砝碼系在木塊下面，也使木塊恰好浸沒在水中（如圖8乙），這位同學試了幾次都不成功。你能否幫助這位同學算出該用多少克砝碼？（砝碼的密度是7.9g/cm3）圖8解答：由甲圖可得：G木+G砝=F浮設(shè)需要增加砝碼G’砝，由乙圖可得：G木+G砝+G’砝=F浮+F’浮二式相減得G’砝=F’浮而F’浮=ρ水g=ρ水(m砝+m’砝)g/ρ砝所以m’砝g=ρ水(m砝+m’砝)g/ρ砝解得m’砝==g=50g，即這位同學應該再增加50g砝碼。4、（2007全國初中應用物理知識競賽復賽題）12分）我們已經(jīng)知道，肺活量是一個人做最大吸氣后再做最大呼氣所呼出的氣體的體積，單位是毫升（ml）。肺活量是身體機能的重要指標之一，對青少年的成長及日后身體是否健康都關(guān)系重大。我們要注意增強自身的肺活量。圖2所示的是一種測定肺活量的實用方法，圖中A為倒扣在水中的開口薄壁圓筒，測量前排盡其中的空氣（即測量前筒內(nèi)充滿水）。測量時，被測者吸足空氣，再通過B盡量將空氣呼出，呼出的空氣通過導管進入A內(nèi)，使A浮起。測得圓筒質(zhì)量為m，橫截面積為S，筒底浮出水面的高度為H，大氣壓強為p0，求：1、此時圓筒內(nèi)氣體的體積。2、此時筒內(nèi)氣體的壓強。3、“肺活量體重指數(shù)”是人體重要的呼吸機能指數(shù)，它主要通過人體的肺活量與體重的比值來反映肺活量和體量的相關(guān)程度，用以對不同年齡、性別的個體與群體進行客觀的定量比較分析。肺活量體重指數(shù)=肺活量/體重，單位是ml/kg例如，我國初三年級男生肺活量體重指數(shù)標準：67以上為優(yōu)秀；50-66為良好；33-49為及格；32以下為不及格。如果體重60kg的小強用上面的肺活量儀測肺活量，測得H=18cm，已知筒A的質(zhì)量為200g，橫截面積為200cm2，請計算他的肺活量體重指數(shù)是多少？.解答1．因為圓筒漂浮在水面上，所以有F浮=G=mg，又據(jù)阿基米德原理F浮=ρ水gV排，所以ρ水gV排=mg,，V排=m/ρ水，筒內(nèi)氣體的總體積V=V排+SH=m/p水+SH。2．如題圖2，筒外水面比筒內(nèi)水面高出高度為h=V排/S=m/（ρ水S）。由分析得：筒內(nèi)氣體壓強為p=p0+ρ水gh=p0+ρ水gm/（ρ水S）=p0+mg/S。3．他的肺活量為V=V排+SH=m/p水+SH=200g/（1g/cm3）+200cm2×18cm=3800cm3=3800ml。肺活量體重指數(shù)=肺活量/體重=3800ml/60kg=63ml/kg。5（2012年“志英杯”物理競賽）如圖所示，裝有少量細沙的長直平底玻璃管漂浮于水面．玻璃管的底面積為5×10-4m2，浸入水中的長度是（1）玻璃管和細沙總重多少？（2）當向水中撤入一些食鹽并攪拌均勻后，玻璃管向上浮起0.01m，此時食鹽水的密度多大？（ρ水＝1.0×l03kg/m3，g＝l0N/解：（1）V排＝Sh＝5×10-4m2×0.1m＝5×G＝F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×l0N/kg×5×10（2）撒入食鹽后V排’＝Sh′＝5×10-4m2×（0.1－0.01）m＝4.5×F浮’＝G即ρ鹽水gV排’＝G解得ρ鹽水＝1.1×103kg/m36（2011全國初中應用物理知識競賽試題）小明的父親為了解決全家人夏季淋浴問題，想自己動手:作一個太陽淋浴器，他買來了一個圓柱形金屬桶，一個壓力傳感開關(guān)，兩個圓柱體以及細線若干。初步設(shè)計如圖13所示，其中A、B兩個圓柱體通過細繩與壓力傳感開關(guān)相連。己知:圓柱形金屬桶的底面積Sl=0.5m2，高h1=50cm;壓力傳感開關(guān)的作用是當它受到豎直向下的拉力達到10N時閉合，通過控制水泵從進水口向桶內(nèi)注水，當拉力等于4N時斷開，水泵停止向桶內(nèi)注水:兩個圓柱體的底面積S2=40cm2，高h2=12c請你幫助小明的父親在其初步設(shè)計的基礎(chǔ)上，求出滿足上述要求的兩段細線的長度。(壓力傳感開關(guān)與金屬桶間的距離、細繩質(zhì)量與體積、計算儲水量時圓柱體排水體積忽略不計)【解析】圓柱形金屬桶內(nèi)儲水量為40L時水深：H1==m=8×10-2m。圓柱體所受浮力大?。篎1=2×6N-10N=2N。圓柱體B排水體積：VB排==m3=2×10-4m3.圓柱體B浸入水中深度：hB==m=5×10-2m.。圓柱形金屬桶內(nèi)儲水量為200L時水深：H2==m=4×10-1m。圓柱體所受浮力大?。篎2=2×6N-4N=8N..。圓柱體AB排水體積：V==m3=8×10-4m3.圓柱體A排水體積：VA排=V-VB=8