初中物理物体的浮沉条件及其应用试题

2020年5月27日，我国8名登山队员成功登峰测极 $!$成功登顶离不开准确的天气预报。如图所示，是气象探测保障服务团队，在珠峰大本营准备释放甲、乙两个探空气球采集气象信息，甲的体积小于乙的体积。在探空气球释放前后的过程中，下列分析正确的是 $($　　 $)$

A．释放前甲受到的浮力一定等于它自身的重力

B．释放前甲受到的浮力一定大于乙受到的浮力

C．释放后探空气球受到的浮力等于它排开空气所受的重力

D．释放后探空气球上浮过程中受到的浮力一定小于自身重力

2020年4月22日，在中国海军成立71周年纪念日前夕，075型两栖攻击舰的2号舰在上海某造船厂正式下水。如图所示，这艘两栖攻击舰长约235米，宽约36米，排水量约为 $3.5\times {10}^4$吨，是中国海军舰艇中尺寸仅次于航母的军舰。下列说法正确的是　　

$A$．此军舰满载时受到的浮力约为 $3.5\times {10}^{4}N$

$B$．军舰受到的浮力和军舰对水的压力是一对平衡力

$C$．此军舰从长江驶入东海后，船体会下沉一些

$D$．直升机从军舰上飞走后军舰所受浮力减小

选择理由：　　

关于深海的探究，对一个国家的国防和经济建设都有很重要的意义，我国在这一领域的研究也处于世界领先水平。如图是我们自行研制的水下智能潜航器，其外形与潜艇相似，相关参数为：体积 $2m^3$、质量 $1500\mathit{kg}$，最大下潜深度 $5000m$，最大下潜速度 $10\mathit{km}/h$（不考虑海水密度变化，密度 $\rho$取 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。求：

（1）某次执行任务，当潜航器下潜到最大深度时所受的海水压强。

（2）潜航器以最大下潜速度匀速竖直下潜至最大深度所用的时间。

（3）潜航器任务完成后，变为自重时静止漂浮在海面上，此时露出海面体积。

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。下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．容器底部受到水的压强大小关系为 $p_{甲}>p_{乙}>p_{丙}$

B．物体受到的浮力大小关系为 $F_A=F_B=F_C$

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

D．容器对桌面的压力大小关系是 $F_{甲}=F_{乙}=F_{丙}$

在三个相同的烧杯里装入质量相等的甲、乙、丙三种不同的液体，把一支装有适量铁砂的平底试管先后放入这三个烧杯中，静止后如图所示。下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．试管在甲液体中受到的浮力最大

B．丙液体对烧杯底部的压强最小

C．甲液体的密度最大

D．试管在三种液体中排开液体的重力一样大

在底面积为 $S$的薄壁柱形容器内注入适量的水，让空烧杯漂浮在水面上，测出水的深度为 $h_0$，如图所示；再将一金属球放入烧杯中，此时烧杯仍漂浮在水面上，测出水的深为 $h_1$，最后将该金属球取出放入水中（空烧杯仍漂浮在水面上），待金属球沉底后测出水的深度为 $h_2$．已知水的密度为 ${\rho }_{水}$，则 $($　　 $)$

A．金属球的密度为 $\frac{h_1-h_0}{h_2-h_0}{\rho }_{水}$

B．金属球的密度为 $\frac{h_1-h_2}{h_1-h_0}{\rho }_{水}$

C．金属球沉底后，它对容器底的压力为 ${\rho }_{水}g\left(h_1-h_2\right)S$

D．金属球沉底后，它对容器底的压力为 ${\rho }_{水}g\left(h_1-h_0\right)S$

某同学制作了一个”浮子“。他用质量为 $2m$、高为 $h$、横截面积为 $2S$的质地均匀实心圆柱体，将其中间挖掉横截面积为 $S$、高为 $h$的圆柱体，做成”空心管“；然后用另一个不同材质、质地均匀的实心圆柱体将管的空心部分恰好填满，做成”浮子“，如图1所示。将”浮子“放入盛有足量水、底面积为 $S_0$的圆柱形薄壁容器中。”浮子“刚好悬浮在水中，如图2所示。已知水的密度为 ${\rho }_0$，请解答下列问题：

（1）该“浮子”的平均密度是多少？

（2）实验中，组成“浮子”的“空心管”和“填充柱体”在水中完全脱离，致使容器中水面高度发生了变化，待水面恢复稳定后，水对容器底部的压强变化了多少？

港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥，其海底隧道由33节沉管组成。某节沉管两端密封后的质量为 $7.5\times {10}^7\mathit{kg}$，体积为 $8\times {10}^4{m}^3$．安装时，用船将密封沉管拖到预定海面上，向其水箱中灌入海水使之沉入海底，为了便于观察安装情况，沉管竖直侧壁外表面涂有红、白相间的水平长条形标识（如图），每条红色或白色标识的长度 $L$均为 $30m$，宽度 $d$均为 $0.5m$。海水的密度取 $1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．求：

（1）沉管灌水前的重力；

（2）要使沉管沉入海底至少需要灌入海水的重力；

（3）沉管沉入海底后，两条相邻的红色标识受到海水的压力差。

如图，盛有水的圆柱形小容器漂浮在盛有水的圆柱形大容器中，大容器的底面积是小容器的4倍（大、小容器壁的厚度均不计）。现将体积相等的小球 $A$、 $B$投入小容器中，投入后，两容器内的水对各自容器底部压强的增加量相等。小球 $A$的密度的最大值为 $($　　 $)$

A． $4\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$B． $5\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$C． $6\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$D． $7\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$

一壁很薄的透明瓶子，瓶身部分为圆柱形，瓶子的底面积为 $40c{m}^2$，瓶中装有高度为 $28\mathit{cm}$的水（如图甲所示），将瓶子倒置并使其在水中竖直漂浮（如图乙所示），此时瓶子露出水面的高度为 $4.5\mathit{cm}$，瓶子内外水面的高度差为 $2.5\mathit{cm}$。求：

（1）瓶子（含瓶盖）的重力。

（2）瓶子在水中悬浮时瓶中水的质量。

质量为的轮船静止在水面上时，受到的浮力是　　，排开水的体积是　　．轮船利用柴油机的　　冲程获得机械能。当轮船以的速度匀速行驶时，柴油机的输出功率是，则轮船受到的牵引力是　　，取。

如图为某型号中型履带式水陆两栖突击车，它采用了轻质铝合金装甲车体进一步

增强了水中浮渡能力该两栖车装配有输出功率为 $1.1\times {10}^{6}W$的发动机。

（1）在海面训练过程中，发射多枚炮弹后，车体向上浮起了一些，车体底部受到水的压强将　　；在陆地上行驶，履带可以　　车体对地的压强（均选填“增大”“减小”或“不变” $)$。

（2）两栖车的总质量约为 $30t$，在深水中漂浮时，它受到的浮力是多少牛？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（3）两栖车在陆地上以 $36\mathit{km}/h$匀速行驶 $72\mathit{km}$时，若两栖车发动机的输出功率全部用于做机械功，发动机做了多少焦耳的功？

小明自制了一个简易实用的“救生圈”，用一个三通塑料管将3个大号空塑料瓶固定，如图所示。已知每个空塑料瓶的体积是 $2L$，则此“救生圈”全部浸没在水中时所受浮力为　　 $N$（忽略三通管和绳子的体积， $g$取 $10N/\mathit{kg})$，扔到水中救人时，人和“救生圈”漂浮在水面上所受的总浮力　　（选填“大于”“等于”或“小于” $)$总重力。若在该“救生圈”上固定更多的空塑料瓶，使用时可　　（选填“增大”或“减小” $)$浮力。

小明清洗甜瓜时发现它漂浮在水面，此时甜瓜受到的浮力的大小　　（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$重力，小明想知道甜瓜的密度，于是将甜瓜放入盛满水的溢水杯中，静止时溢出水 $410\mathit{mL}$，再使甜瓜向下浸没在水中，又溢出水 $25\mathit{mL}$，此时甜瓜受到的浮力比漂浮时增大了　　 $N(g$取 $10N/\mathit{kg})$，甜瓜的密度为　　 $g/c{m}^3$。

如图所示， $A$、 $B$两物块以不同方式组合，分别静止在甲、乙两种液体中，由此可判断 ${\rho }_{甲}$　　 ${\rho }_{乙}$；若 $A$物块在两种液体中受到的浮力分别为 $F_{甲}$、 $F_{乙}$，则 $F_{甲}$　　 $F_{乙}$．（均选填“ $>$ “、“ $<$”或“ $=$” $)$