初中物理物体的浮沉条件及其应用试题

如图所示，完全相同的两个圆柱形容器 $A$和 $B$分别盛有质量相等的甲、乙两种液体， $B$容器的液面高于 $A$容器液面。将两个完全相同的小球分别放入甲、乙液体中，静止后受的浮力分别是 $F_1$、 $F_2$，下列判断正确的是 $($　　 $)$

A． $F_1$一定大于 $F_2$B． $F_1$一定小于 $F_2$

C． $F_1$不可能大于 $F_2$D． $F_1$不可能小于 $F_2$

上海洋山港是全球最大的智能集装箱码头，图甲是将我国自行研制的大型桥吊从运输船上转运到正在建设中的洋山港码头时的情景。桥吊是码头上进行货物装卸的起重机，其简化示意图如图甲中所示，它由控制室、水平横梁 $\mathit{AB}$以及两个竖直的支架 $\mathit{CD}$和 $\mathit{EF}$组成。运输船中不同位置有数个密封的水舱，向这些水舱加水或减水，能保证牵引车将桥吊从运输船转运到码头的过程中，运输船的甲板始终保持水平且与码头的地面相平。

（1）牵引车将桥吊缓缓向右拖向码头时，支架 $\mathit{CD}$和 $\mathit{EF}$下的轮子会沿顺时针方向转动，请在图乙中画出支架 $\mathit{CD}$下的轮子对运输船甲板摩擦力的示意图。

（2）若牵引车拖行桥吊的功率是 $50\mathit{kW}$， $9s$内将桥吊沿水平方向匀速拖行了 $3m$，则这段时间内牵引车对钢缆的拉力是多少牛？

（3）已知桥吊的总质量是 $2200t$，支架 $\mathit{CD}$和 $\mathit{EF}$的高度均是 $50m$， $C$点到横梁 $A$端的距离是 $60m$， $E$点到横梁 $B$端的距离是 $18m$，桥吊的重心 $O$到横梁 $A$端和 $B$端的距离分别是 $72m$和 $28m$。试求牵引车将桥吊从图甲所示的位置拖到图丙所示的位置时，运输船的水舱中增加了多少立方米的水？

如图甲所示，有一体积、质量忽略不计的弹簧，其两端分别固定在容器底部和正方体形状的物体上。已知物体的边长为 $10\mathit{cm}$。弹簧没有发生形变时的长度为 $10\mathit{cm}$，弹簧受到拉力作用后，伸长的长度△ $L$与拉力 $F$的关系如图乙所示。向容器中加水，直到物体上表面与液面相平，此时水深 $24\mathit{cm}$。求：

（1）物体受到的水的浮力。

（2）物体的密度。

（3）打开出水孔，缓慢放水，当弹簧处于没有发生形变的自然状态时，关闭出水孔。求放水前后水对容器底部压强的变化量。

如图甲所示，将密度计插入被测液体中，待静止后直接读取液面处的刻度值，即为该液体的密度。如图乙、丙所示，在木棒的一端缠绕一些铜丝做成一支简易密度计，将其分别放入水平桌面上盛有不同液体的两个相同的烧杯中，它会竖直漂浮在液体中，静止后两个烧杯的液面相平。下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．图甲中液体的密度为 $1.55g/c{m}^3$

B．乙、丙两图中木棒底部所受液体的压力相等

C．图乙烧杯中液体的质量比丙图的小

D．图乙中烧杯对桌面的压强大于图丙中烧杯对桌面的压强

在习近平总书记“改革强军，科技兴军”伟大思想指引下，我国军队的武器装备建设取得了巨大进步。下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．国产航空母舰 $001A$型的排水量是7万吨，满载时所受海水的浮力为 $7\times {10}^{8}N$

B．国产歼20战机是利用空气的浮力直接升空的

C．国产99式主战坦克安装宽大的履带是为了增大坦克对地面的压强

D．当向悬浮于水中的国产潜水艇的水舱充水时，潜水艇会逐渐浮出水面

2018年10月20日，全球最大水陆两栖飞机“鲲龙” $\mathit{AG}600$在湖北荆门成功实现水上首飞起降。若某次 $\mathit{AG}600$漂浮停在水面上时，飞机排开水的体积为 $45m^3$，飞机底部距水面 $2m$深处受到水的压强为　　 $\mathit{Pa}$，飞机所受重力为　　 $N$． $\left(g=10N/\mathit{kg},{\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

重 $16N$的正方体物块沉在面积很大的容器底部，现用一根细线将物块提出水面，物块所受的浮力 $F$随物块上升的距离 $h$变化关系如图所示，已知水的密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，则下列说法中正确的是 $($　　 $)$

A．物块的边长为 $0.5m$

B．物块在出水前细线的拉力恒为 $5.0N$

C．物块的密度为 $1.6\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$

D．物块沉在水槽底部时，水在物块上表面处产生的压强为 $6.0\times {10}^3\mathit{Pa}$

某同学自制的简易密度计如图所示，它是用木棒的一端缠绕铜丝做成的，将其放入不同的液体中，会呈竖直漂浮状态，下列说法错误的是 $($　　 $)$

A．木棒漂浮在水面上，静止时密度计的重力等于水对其浮力

B．木棒浸入液体的体积越大，说明该液体密度越小

C．读数时需用手扶住密度计

D．木棒越细，测量误差越小

具有中国自主知识产权的、亚洲超大重型自航绞吸船“天鲲号”（图甲），可用于挖掘水下泥土、砂石等。其长 $140m$、宽 $27.8m$，满载排水量为 $17000t$。作业时，输送系统将水下挖掘的泥石等，通过输送管输送到指定地方。已知水的密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

（1）水面下 $4m$处的船体上受到水的压强是多少？

（2）若“天鲲号”漂浮在水面时排开水的体积为 $1.2\times {10}^4{m}^3$，则它受到的总重力是多少？

（3）某次作业时，水下重为 $G$的泥沙沿着输送管匀速运动，泥沙运动的高度与时间的关系如图乙所示。设输送系统的总功率为 $P$，效率为 $\eta$，泥沙在水平运动时受到输送管的阻力为 $f$。请推导在水平运动过程中，泥沙速度的表达式。

如图所示，容器中水的深度为 $2m$，水面上漂浮着一块体积为 $1m^3$的冰。冰的密度为 $0.9\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，水的密度 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．求：

（1）杯底受到水的压强。

（2）冰块受到的浮力。

（3）如果冰块全部熔化，试计算判断液面高度变化情况。

如图所示，放在水平桌面上的三个完全相同的容器内，装有适量的水，将 $A$、 $B$、 $C$三个体积相同的正方体分别放入容器内，待正方体静止后，三个容器内水面高度相同。下列说法不正确的是 $($　　 $)$

A．物体受到的浮力大小关系为 $F_A>F_B>F_C$

B．三个物体的密度大小关系为 ${\rho }_A>{\rho }_B>{\rho }_C$

C．容器底部受到水的压力大小关系为 $F_{甲}>F_{乙}>F_{丙}$

D．容器对桌面的压强大小关系为 $p_{甲}=p_{乙}=p_{丙}$

人们常用“浮筒打捞法”打捞沉船，做法是将几个灌满水的浮筒沉到水底并拴在沉船两旁，把空气压进浮筒将浮筒里的水排出，沉船随着浮筒一起浮起，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．沉船在河底时，受到的浮力等于其重力

B．浮筒充满气后，受到的浮力大于其重力

C．沉船在水下上浮时，受到的浮力逐渐变小

D．船和浮筒浮在水面时，受到的浮力大于其重力

小晨设计了一个实验，用排水法测某实心金属块的密度。实验器材有小空桶、溢水烧杯、量筒和水。实验步骤如下：

①让小空筒漂浮在盛满水的溢水杯中，如图甲；

②将金属块浸没在水中，测得溢出水的体积为20毫升，如图乙；

③将烧杯中20毫升水倒掉，从水中取出金属块，如图丙；

④将金属块放入小空筒，小空筒仍漂浮在水面，测得此时溢出水的体积为44毫升，如图丁。

请回答下列问题：

（1）被测金属块的密度是　　克 $/$厘米 ${}^3$。

（2）在实验步骤③和④中，将沾有水的金属块放入小空筒，测出的金属块密度将　　（选填“偏大”、“不变”或“偏小” $)$。

将重10牛的长方体木块 $A$放入水平放置的盛水容器中静止时，有 $\frac{1}{3}$的体积露出水面，木块受到的浮力是　　牛，若在木块上放另一物块 $B$，使木块刚好全部压入水中，如图，若所加物块 $B$的体积是木块的 $\frac{1}{3}$，则物块 $B$密度与木块 $A$密度之比是　　。

有两根相同的缠有铜丝的木棒，将它们分别放入装有不同液体的两个烧杯中，会竖直立在液体中，静止时液面相平，如图所示。下列说法中正确的是 $($　　 $)$

A．液体的密度大小关系 ${\rho }_{甲}>{\rho }_{乙}$

B．木棒在液体中受到的浮力大小关系 $F_{甲}<F_{乙}$

C．容器底部受到液体的压强大小关系 $p_{甲}=p_{乙}$

D．木棒排开液体的质量大小关系 $m_{甲}=m_{乙}$