初中物理压强和浮力解答题

小段用如图所示装置，使用一根杠杆 $\mathit{AB}$和滑轮的组合将一合金块从水中提起，滑环 $C$可在光滑的滑杆上自由滑动。已知合金密度 $\rho =1.1\times {10}^4\mathit{kg}/m^3$：所用拉力 $F$为 $500N$，且始终竖直向下： $O$为支点，且 $\mathit{AO}=4\mathit{OB}$：动滑轮的机械效率为 $75\%$．若杠杆质量、杠杆与攴点间摩擦不计，整个过程中合金块始终未露出水面。求：

（1）当拉力 $F$向下移动距离为 $1.2m$时，拉力 $F$对杠杆所做的功？此时绳子对杠杆 $B$点的拉力？

（2）合金块的体积？

2017年12月24日，我国自主研制的最大水陆两栖飞机 $\mathit{AG}600$在广东珠海首飞成功。 $\mathit{AG}600$可以在地面或水上起飞和降落，20秒内可一次汲满水12吨，主要用于大型灭火和水上救援。已知飞机空载质量为41.5吨，最大巡航速度500千米 $/$时。 $(g$取10牛 $/$千克）

（1）为了使飞机获得向上的升力，机翼的上侧做成凸圆形状，而下侧成平面形状，其科学原理是　　。

（2）某次灭火演习中， $\mathit{AG}600$蓄满水后加速起飞，然后以最大巡航速度水平飞往演习火场的上空，将水箱中的水一次性全部注下。下列有关说法正确的是　　。

$A$．用水灭火可以降低可燃物的着火点

$B$．加速起飞过程中，飞机的重力势能增加

$C$．飞机以最大巡航速度水平直线飞行时，飞机受到平衡力的作用

（3）在某次水面滑行测试中，蓄有8.5吨水的飞机，在水面上以36千米 $/$时的速度匀速直线滑行1分钟，若滑行过程中所受阻力为总重的0.5倍，则飞机的牵引力做了多少功？此时飞机的实际功率为多少？

在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，提出如下猜想

猜想1：浮力的大小可能与液体的密度有关

猜想2：浮力的大小可能与物体的重力有关

猜想3：浮力的大小可能与物体的形状有关

猜想4：浮力的大小可能与排开液体的体积有关

（1）如图1所示，用手把饮料罐按入水中，饮料料罐浸入水中越深，手会感到越吃力。这个事实可以支持以上猜想　 　（选填序号）

（2）为了研究猜想1和猜想2，运用了体积相同的 $A$、 $B$、 $C$三个圆柱体，测得重力分别为 $4N$， $4.5N$和 $5N$．然后进行如图2所示的实验。

①在序号 $a$的实验中物所受的浮力为　　 $N$。

②比较序号　　，　　， $e$的三次实验，可得出初步结论：浮力大小与液体密度有关。

③进一步分析可知：液体的密度越大，物体所变的浮力越　　；

④比较序号 $a$、 $b$、 $c$的三次实验，可得出结论：浮力的大小与物体的重力　　关。

（3）为了研究猜想3，小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图3所示的实验、由此小明得出的结论是：浮力的大小与物体的形状有关，小珍认为这结论不可靠，主要原因是　　。

2019年，我国航天事业取得了世界瞩目的又一项成就 $--$ “玉兔二号”月球车成功登陆月球背面。图示为科技馆展厅内“玉兔二号”月球车的模型，质量为 $36\mathit{kg}$。

（1）模型车静止在水平地面上时，它对地面的压力为多少牛？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（2）若车轮与地面的总接触面积为 $400c{m}^2$，则车对地面的压强为多少帕？

如图所示，某同学利用小桌、海绵和砝码等器材进行“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验。

（1）本实验的科学探究方法是　 　和转换法。

（2）小桌对海绵的压力改变了海绵的　　（选填“形状”或“运动状态” $)$。

（3）为了探究压力作用效果与压力大小的关系，因比较图甲和图乙的实验，可知受力面积相同时，压力　　（选填“越大”“越小” $)$，压力的作用效果越明显。

（4）为了探究压力的作用效果与受力面积大小的关系，应比较　　两图的实验，可知压力大小相同时，受力面积　　（选填“越大”或“越小” $)$，压力的作用效果越明显。

取一根吸管，在离吸管末端三分之一处，剪一水平切口 $P$，从切口处折弯吸管，把吸管放进水里，让切口离水面约 $2-3\mathit{cm}$，用力吹气，如图所示，发现切口处有水沿水平方向喷出。请你运用科学知识解释此现象形成的原因。

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。

教育部将“研学旅行”纳入中小学生日常教育范畴。某校组织学生到黄河入海口进行研学旅行。在河边的沙滩上，老师提议同学们利用一个空矿泉水瓶，借助河水、细沙、随身携带的热水（从中选择一种或多种）设计实验探究所学的物理知识，请参照举例帮他们设计三个可以探究的实验，写出操作方法、实验现象和得出的结论。

例：将空矿泉水瓶慢慢压入水中，发现越来越费力，说明物体所受浮力的大小与其浸在液体中的体积有关。

（1）　　。

（2）　　。

（3）　　。

2020年11月10日，中国"奋斗者"号载人潜水器在"地球第四极"--马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10909米，创造了中国载人深潜的新纪录。本次万米深潜任务成功的一大亮点是采用了许多自主研发的国产新材料。

（1）"奋斗者"号采用的钛合金材料强度高、韧性好、耐腐蚀，与下列哪种材料类型相同？ 　　。

A．	①塑料
B．	②不锈钢
C．	③玻璃

（2）"奋斗者"号下潜时，外部携带了4块压载铁，总质量将近2吨。压载铁被悬挂的模型如图所示。试计算4块压载铁水下浸没时对"奋斗者"号的作用力约为多少？（压载铁的密度近似为 $8\times {10}^3$ 千克 $/$ 米 ${}^3$ ，海水的密度近似为水的密度）

（3）完成水下作业之后，"奋斗者"号抛去压载铁上浮，为了使"奋斗者"号在深海有足够大的浮力返航，采用了一种新的固体浮力材料，由大量纳米级大小的空气玻璃微珠组成。为了满足设计需求，该材料需要具备怎样的性质？ 　　（答出一点即可）。

小柯利用实验室的器材开展了下列实验。根据要求回答问题：

（1）如图甲，将液体压强计的金属盒放入水里，并不断改变金属盒在水中的深度，观察U形玻璃管两边液面的高度差。这样做是想研究　　。

（2）如图乙，在直导线下方放置一枚小磁针，当导线中有电流通过时，磁针发生偏转，表明通电导线周围存在磁场；如果导线下方不放小磁针，当导线中有电流通过时，则该通电导线周围　　（选填“存在”或“不存在”）磁场。

（3）如图丙，在测量滑动摩擦力的实验中，水平桌面上的物块，受到2N水平向右的拉力F，做匀速直线运动。当拉力F大小变为4N时，物块受到的摩擦力为　　N。

嫦娥四号月背之旅

月球是地球的天然卫星，月球绕地球公转的周期与自转周期相同，所以月球总是同一面背对地球，这一面被称为月球背面。物体在月球上的重力只有地球上的 $\frac{1}{6}$。

月球背面与地球间的通讯是一个难题，为解决该问题，我国在2018年5月成功发射了人类史上首个月球信号中继卫星“鹊桥”（如图甲所示）。2018年12月8日，我国又将嫦娥四号探测器送入太空。嫦娥四号经历地月转移、近月制动、环月飞行和落月过程，最终在月球背面软着陆，成为人类史上首个着陆于月球背面的无人探测器。为避免嫦娥四号在着陆瞬间“闪着腰”，工作人员给它研制了4条强有力的“腿”，让它既能平稳着陆，又能有效“吸收”着陆时产生的冲击力，防止它携带的设备被震坏。在嫦娥四号的“腿”上，还“长着”脸盆一样的圆形“大脚掌”（如图乙所示）。“大脚掌”中央装有一个形如足弓的金属构件，可以有效分散冲击力。

嫦娥四号由着陆器与巡视器（即月球车，又称“玉兔二号”）组成，2019年1月3日，巡视器与着陆器成功分离，“玉兔二号”利用其底部6个带齿纹的轮子有效增大了与月面间摩擦，顺利在月背表面行驶。“玉兔二号”配有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达等科学探测仪器，总质量仅 $135\mathit{kg}$，是世界上质量最小的月球车。

阅读短文，回答问题：

（1）“鹊桥”中继星在轨道上运行时，受到的力　    　（选填“是”或“不是”）平衡力；

（2）嫦娥四号探测器“腿”上的圆形“大脚掌”可　     　（选填“减小”或“增大”）对月面的压强；

（3）为增大与月面间的摩擦，“玉兔二号”采用的装置是　       　；

（4）若“玉兔二号”每个轮子触月面积为 $100c{m}^2$，则“玉兔二号”对水平月面的压强为　     　 $\mathit{Pa}$（地球上 $g$取 $10N/\mathit{kg})$。

小强根据液体压强公式 $p=\mathit{\rho gh}$得出如下结论：在任何情况下， $p$都与 $h$成正比。请你设计实验说明小强的结论是错误的。

用不同的方法测量小石块和小瓷杯的密度。

（1）测小石块的密度

①天平放置于　　工作台上，将游码移到标尺　　处，调节平衡螺母使横梁平衡；

②用此天平测量小石块的质量，右盘所加砝码和游码位置如图甲所示，则小石块的质量为　　 $g$．在量筒内放入适量的水，用细线绑好小石块，缓慢放入水中，如图乙所示，则小石块的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$；

（2）测小瓷杯的密度

如图丙所示，先在量筒内放入适量的水，液面刻度为 $V_1$；再将小瓷杯浸没于水中，液面刻度为 $V_2$；最后捞起小瓷杯并将杯中的水倒回量筒，使其浮于水面（水未损失），液面刻度为 $V_3$，小瓷杯密度的表达式 ${\rho }_{杯}=$　　（用 $V_1$、 $V_2$、 $V_3$和 ${\rho }_{水}$表示）。实验完毕后发现小瓷杯内的水未倒干净，则所测结果　　（选填“偏大”、偏小”或“不变” $)$。

运用知识解决问题：

（1）活塞式抽水机工作原理如图1所示，提起活塞时，阀门　 $A$　关闭，管外的水在　　的作用下进入圆筒。

（2）请画出木块在斜面上匀速下滑时的受力示意图。

（3）如图3，轻质杠杆的 $\mathit{OA}:\mathit{OB}=3:2$，物体 $M$的重力为 $300N$，小雨的重力为 $600N$，双脚与地面的接触面积为 $0.04m^2$．小雨在 $A$端施加竖直向上的力使杠杆水平平衡，求小雨对地面的压强是多少？请写出解题过程，并画出与解题过程相应的受力分析示意图。

如图所示，是同学们在“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程图。图甲、乙、丙容器中装的液体是水，图丁容器中装的液体是酒精， $F_1$、 $F_2$、 $F_3$、 $F_4$分别是图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数。请回答以下问题：

（1）图甲中，弹簧测力计的示数 $F_1=$　 　 $N$。

（2）物体完全浸没在水中时所受的浮力为　　 $N$。

（3）分析图中乙、丙两图实验数据可得：物体所受的浮力大小与　　有关；分析图中　　两图实验数据可得：物体所受的浮力大小与液体密度有关。

（4）实验中采用的探究方法在研究物理问题时经常用到，称为　　法。