初中物理物体的浮沉条件及其应用试题

有甲、乙两个溢水杯，甲溢水杯盛满酒精，乙溢水杯盛满某种液体。将一不吸水的小球轻轻放入甲溢水杯中，小球下沉到杯底，溢出酒精的质量是 $40g$；将小球从甲溢水杯中取出擦干，轻轻放入乙溢水杯中，小球漂浮且有 $\frac{1}{11}$的体积露出液面，溢出液体的质量是 $50g$，已知 ${\rho }_{\mathit{酒精}}=0.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，下列计算正确的是 $($　　 $)$

①小球的质量是 $40g$

②小球的体积是 $50c{m}^3$

③液体的密度是 $1.1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$

④小球的密度是 $0.9\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$。

A．只有①②正确B．只有②③正确C．只有②④正确D．只有①③正确

有边长为 $a$的正方体木块 $A$和小铁块 $B$．如图所示，将 $A$放入盛有适量水的烧杯中，浸入深度为 $h_1$；再将 $B$叠放在 $A$上， $A$浸入深度变为 $h_2$．下列判断错误的是 $($　　 $)$

A． $A$的质量 $m_A={\rho }_{水}{a}^3$

B． $A$与 $B$的总质量 $m_{总}=\frac{G_{总}}{g}=\frac{F_{\mathit{浮总}}}{g}=\frac{{\rho }_{水}g{V}_{\mathit{排总}}}{g}={\rho }_{水}{a}^2{h}_2$

C．求解 $A$的密度的思路

D．将叠放在 $A$上的 $B$取下，放入水中，待 $A$、 $B$均静止后， $V_{\mathit{排总}}\uparrow \to$水面高度 $h\uparrow \to$水对烧杯底的压强 $p\uparrow \to {\rho }_{水}\mathit{gh}\to$水对烧杯底的压力 $F\uparrow =p{S}_{杯}$

2017年4月26日9时，我国首艘国产航母（如图）在大连造船厂正式下水，当航母静止在水面上时，其受到的浮力　　（填“大于”、“等于”或“小于” $)$重力，在水面下 $10m$深处的船体受到海水的压强为　　 $\mathit{Pa}$． $({\rho }_{\mathit{海水}}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$

如图甲所示，在容器底部固定一轻质弹簧，弹簧上端连有一边长为 $0.1m$的正方体物块 $A$，容器中水的深度为 $40\mathit{cm}$时，物块 $A$刚好完全浸没在水中。容器侧面的底部有一个由阀门 $B$控制的出水口，打开阀门 $B$，使水缓慢流出，当物块 $A$有 $\frac{2}{5}$的体积露出水面时，弹簧恰好处于自然伸长状态（即恢复原长没有发生形变），此时关闭阀门 $B$．弹簧受到的拉力 $F$跟弹簧的伸长量△ $L$关系如图乙所示。（已知 $g$取 $10N/\mathit{kg}$，水的密度为 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，不计弹簧所受的浮力，物块 $A$不吸水）。求：

（1）打开阀门前物块 $A$受到的浮力；

（2）物块 $A$的密度；

（3）弹簧恰好处于自然伸长状态时水对容器底部压强。

如图所示，小明先用密度计测量某种液体的密度，之后又用它去测量海水的密度，如果该密度计在这种液体中受到浮力的大小为 $F_{浮1}$，在海水中受到浮力的大小为 $F_{浮2}$，则 $($　　 $)$

A． $F_{浮1}>F_{浮2}$B． $F_{浮1}=F_{浮2}$C． $F_{浮1}<F_{浮2}$D．不能确定

小美用手把一个重为 $0.4N$，体积是 $2.7\times {10}^{-5}{m}^3$的玩具球完全浸没到水中，玩具球受到的浮力是　　 $N$，放手后玩具球将　　（填“上浮”、“下沉”或“悬浮” $)$。 $\left(g=10N/\mathit{kg},{\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

图1是一艘完全依靠太阳能驱动的船，该船长30米，宽15米，排水量60吨，船的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为 $1.6\times {10}^{5}W$，若接收的太阳能只用来驱动船前进。在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力 $F$随时间 $t$的变化关系如图2甲所示，船的运动速度 $v$随时间 $t$的变化关系如图2乙所示。 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

求：

（1）满载时太阳能船受到的浮力；

（2）第 $50s$到第 $100s$内牵引力做的功；

（3）第 $50s$到第 $100s$的运动过程中，太阳能船的效率。

如图所示，在水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器，装有不同的液体，现将三个完全相同的圆柱体分别放入容器的液体中，静止时三个容器的液面恰好相平。在三个容器中，液体密度最小的是　　，三种液体对容器底的压强最大的是　　。（选填“甲”“乙”或“丙” $)$

圆柱体先后放入密度为 ${\rho }_1$ 和 ${\rho }_2$ 的2种液体中，均处于漂浮状态，如图所示。圆柱体在两液体中所受浮力依次是 $F_1$ 和 $F_2$ ，则 $($ 　　 $)$

A．

${\rho }_1>{\rho }_2{F}_1>F_2$

B．

${\rho }_1<{\rho }_2{F}_1<F_2$

C．

${\rho }_1<{\rho }_2{F}_1=F_2$

D．

${\rho }_1>{\rho }_2{F}_1=F_2$

“蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积约为30米 ${}^3$，空载时质量约为22吨，最大荷载240千克。

（1）“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大？

（2）若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的，则至少注入多少立方米的水？（海水密度取 $1.0\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3$， $g$取10牛 $/$千克）

气体的密度与压强有关。为测量实验室内空气的密度，小明在实验室按如图所示步骤进行实验：

①如图甲，将一打足气的足球，放入装满水的容器中，测得溢出水的体积为426毫升。

②如图乙，将500毫升装满水的量筒倒置于水槽中，用气针和乳胶管将足球中的气体慢慢排入该量筒，同时调整量筒的位置，当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时，停止排气。共排气10次。

③如图丙，拔除气针和乳胶管，把排气后的足球放入装满水的容器中，测得溢出水的体积为420毫升。

（1）图乙中，当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时停止排气，其目的是　　。

（2）根据测得的数据，计算实验室中空气的密度。

如图甲所示，水平放置的方形容器里有一个重为 $8N$ 、边长为 $10\mathit{cm}$ 的立方体物块 $M$ ， $M$ 与容器底部不密合。以 $5\mathit{mL}/s$ 的恒定水流向容器内注水，容器中水的深度 $h$ 随时间 $t$ 的变化关系如图乙所示。请解答下列问题：

（1）当 $t=140s$ 时，物块 $M$ 在水中处于 　　（填"沉底""悬浮"或"漂浮" $)$ 状态。

（2）当 $t=140s$ 时，水对容器底部的压力大小是多少？

（3）图乙中 $a$ 的值是多少？

（4）在 $0-40s$ 和 $40s-140s$ 两个阶段，浮力对物体做功分别是多少？

归纳与演绎是科学学习中非常重要的科学方法，下表是兴趣小组归纳“根据 $\rho =\frac{m}{V}$，运用浮力知识间接测量固体密度”的方法，请回答：

方法	实验器材	操作过程	思维过程	数据处理	适用范围
一	弹簧测力计 烧杯 水		$\because m=\frac{G}{g}{V}_{物}=V_{浮}=\frac{F_{浮}}{{\rho }_{水}g}$ $\therefore {\rho }_{物}=\frac{m_{物}}{V_{物}}=\frac{G}{F_{浮}}{\rho }_{水}=\frac{F_1}{F_1-F_2}{\rho }_{水}$	（1） ${\rho }_{物}=$　 $3\times {10}^3$　 千克 $/$米 ${}^3$	${\rho }_{物}>{\rho }_{液}$
二	量筒 细铁丝 水		$\dots \dots$ （2） ${\rho }_{物}=$　　 （用 $V_1$、 $V_2$、 $V_3$、 ${\rho }_{水}$表示）	$\dots \dots$	${\rho }_{物}<{\rho }_{液}$

归纳与演绎是科学学习中非常重要的科学方法，下表是兴趣小组归纳“根据 $\rho =\frac{m}{V}$，运用浮力知识间接测量固体密度”的方法，请回答：

方法	实验器材	操作过程	思维过程	数据处理	适用范围
一	弹簧测力计 烧杯 水		$\because m=\frac{G}{g}{V}_{物}=V_{浮}=\frac{F_{浮}}{{\rho }_{水}g}$ $\therefore {\rho }_{物}=\frac{m_{物}}{V_{物}}=\frac{G}{F_{浮}}{\rho }_{水}=\frac{F_1}{F_1-F_2}{\rho }_{水}$	（1） ${\rho }_{物}=$　 $3\times {10}^3$　 千克 $/$米 ${}^3$	${\rho }_{物}>{\rho }_{液}$
二	量筒 细铁丝 水		$\dots \dots$ （2） ${\rho }_{物}=$　　 （用 $V_1$、 $V_2$、 $V_3$、 ${\rho }_{水}$表示）	$\dots \dots$	${\rho }_{物}<{\rho }_{液}$

放有适量水的烧杯置于水平桌面上。将一木块浸没到水中一定深度后撤去外力，木块开始上浮，如图所示，最后漂浮，且有五分之二体积露出水面。下列叙述中，错误的是 $($ 　　 $)$

A．	在露出水面之前，木块所受浮力不变
B．	在露出水面之前，木块所受浮力大于木块的重力
C．	木块在浸没和漂浮两种情况下，水对烧杯底的压强相等
D．	木块的密度为0.6克 $/$ 厘米 ${}^3$