初中物理压强和浮力综合题

美国建筑师凯文•朔普费尔设计出了一种能漂浮在水中的城市（如右图所示），漂浮城市装有动力装置，可以移动．该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的，强风能从中通过，可以确保当飓风来临时，把飓风对建筑的破坏降至最低．该漂浮城市高达360m，占地270万平方米，可容纳多达4万居民．酒店、商店等只要是普通城市有的，这里都一应俱全．漂浮城市的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为8.0×10⁸W，请回答下列问题：

（1）假如某班级有50位中学生从岸上进入漂浮城市参观，则漂浮城市受到的浮力约增加                                      （     ）

A．2.5×10^2 N

B．2.5×10^3 N

C．2.5×10^4 N

D．2.5×10^5 N

（2）若三角形建筑空洞的面积为2.0×10⁴m²，某次飓风正好垂直于空洞的表面吹入，1s钟流入空洞的空气质量是1.92×10⁶kg，该地的空气密度是1.2kg/m³．则飓风的风速是       m/s；
（3）若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量，漂浮城市在平静的水面上沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变．从某一时刻开始，漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如下图甲所示，漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如下图乙所示．

①漂浮城市运动到第25s时受到的阻力为     N．从第50s钟到100s钟内牵引力做的功为       J；
②漂浮城市在匀速运动过程中，太阳能转化为机械能的效率为多少？（写出计算过程）

高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到100℃以上。它省时高效，深受消费者欢迎。

(1)说出高压锅运用了哪些物理知识点？
答：                                           ；
                                         。（答二点即可）
(2)小明测得家中高压锅出气孔的直径为4mm，压在出气孔上的安全阀的质量为80g.通过计算并对照图像（图17)说明利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是多少？假若要把这种高压锅向西藏地区销售，你认为需要做哪方面的改进，如何改进？

如图所示，是某型号自动冲刷厕所所用水箱的内部原理图，图中A是水箱，壁厚不计．浮筒Ｂ是一个质量为m=0.2kg的空心圆柱体，其底面积为S_Ｂ=80cm².放阀门C是一个质量可忽略的圆柱体，厚度不计．放水阀门C能将排水管口恰好盖严。阀门上固定一根轻绳与浮筒相连，绳的长度为L=10cm，g=10N／kg，ρ_水=1.0×10³kg/cm³．当水箱中水的深度为H=16.5cm时，放水阀门尚未打开，求：

<1)此时浮筒B所受的浮力大小；
(2)此时浮筒B受到绳子的拉力大小．

阅读下列短文
父亲拍下儿子在黄河冰面上救人的惊现瞬间
据山西晚报报道，2011年2月4日，张帆与父母来到运城平陆黄河湿地观赏天鹅，突然间，在冰水交融的湖面上，一落水女孩凄厉呼救．张帆迅速趴在了满是天鹅粪的冰面上，匍匐着向前爬去救人．张帆艰难地爬到女孩身后，把在冰面上捡到的女孩遗落的围巾甩给女孩，并向她高喊：“赶紧抓‘绳子’”．女孩很快抓紧了“绳子”，无奈女孩的身体太重，张帆反倒一次次差点被拖入水中（如图所示）．小伙子长时间的匍匐，加速了冰的熔化，张帆感觉身下涌出一股股冰水，耳边不断响起“咔嚓咔嚓”的冰裂声．就在千钧一发的时刻，景区管理人员带着救生圈，系着长绳赶来增援，落水女孩终于被托出湖面．
就在张帆救人之时，父亲张京平正在远处专心拍摄天鹅，忽然，在湖中央，一个挣扎着的女孩闯入他的镜头，紧接着，一个匍匐行进的身影，也进入他的视线．他屏住呼吸，小心翼翼地按动快门，见证、记录着一个正在发生、可遇不可求的事件！张京平调整焦距，使年轻人的面容清晰地出现在镜头里，却惊恐地发现——救人的小伙，竟是他的独生儿子张帆！

请回答下列问题：
（1）张帆趴在冰面上匍匐着爬去救人，是因为趴在冰面上能增大与冰面的       ，减小对冰面的           ，使冰面不易裂开；
（2）张帆用“绳子”去拉女孩时，反倒差点被拖下水中，说明了                ；
（3）张帆耳边不断响起“咔嚓咔嚓”的冰裂声是由于冰的       产生的；
（4）张京平使用的照相机镜头相当于一个     镜，对光线具有_________作用.

随着人们生活水平的不断提高，各种小汽车已经走进我们的家庭。仔细观察和思考，可以发现小汽车的一些设计和使用过程中的许多现象都与物理知识有关，请你用学过的物理知识解答下面的问题：

（1）小汽车的外形设计成流线型(如图14所示)，当小汽车
在水平路面上高速行驶时对路面的压力比静止时       
（选填“增大”、“减小”或“不变”），其原因是         。                                                  
（2）汽车发动机工作时，缸体的温度很高，为确保发动机正常工作，需对缸体进行冷却。汽车发动机常用水作为冷却剂，这主要利用了水的     的特性。若汽车的水箱中装有10kg水，当水温升高50℃时吸收的热量是     J[ c_水=4.2×10³J/（kg·^oC）]。
（3）你还发现小汽车的哪些设计和使用过程中的哪些现象与物理知识有关？试举一例（要求写出设计或现象，以及所涉及的物理知识）。
示例：设计或现象：汽车的轮胎表明有花纹。
涉及的物理知识：接触表明越粗糙，摩擦力越大。
设计或现象：                 。涉及的物理知识：                        。

现有细线、弹簧测力计、带提手的小水桶、量筒、水、溢水杯、形状不规则的小石块等器材，请你选取其中的器材，测出完全浸入水中的小石块所受的浮力。写出选用的器材和简要步骤（包括浮力表达式）。

我们可以利用矿泉水瓶为主要器材做小实验来说明一些物理知识。
（1）用力按矿泉水瓶，瓶子变形，说明                 ，在桌面上推矿泉水瓶，瓶子运动说明                     。
（2）在空矿泉水瓶侧壁不同高度的地方锥出上、下两个小孔，往里面倒满水，可以观察到水从两个小孔流了出来，其中下孔流出的水喷得较急，这表明              。
（3）请你再设计一个小实验证明大气压的存在。

王聪是班里有名的“物理迷”，他爱观察、勤思考。一天，妈妈到超市购买了一台家用豆浆机，他仔细观察了豆浆机的结构、名牌和制作豆浆的过程，发现其中用到了许多物理知识。
（1）机座底部安装有三个小橡皮碗，相当于吸盘，可以防止豆浆机在打豆浆时的位置移动。吸盘是利用        起固定作用的。
（2）豆浆机电源线的插头有三个脚，其中稍长的脚是把豆浆机的金属部分与     相连接。
（3）豆浆机的机头主要由电热器（电热丝）和一个电动机带动的打浆机构成。制作豆浆的过程是先加热再打浆再加热煮熟，即加热和打浆是交替进行的。由此可知，豆浆机中的电动机电热器的连接方式是       。
（4）豆浆机铭牌上的部分技术参数如下表。豆浆机在额定电压下打浆时，通过电动机的电流是多少？

（5）王聪粗略想测算一下豆浆机电热器的加热效率大约是多少。于是，他把80g大豆和1500g清水放入豆浆机中，测出其初温为20℃。豆浆机在额定电压下工作，当电热器加热的总时间约12min时豆浆沸腾，测其温度为100℃。设豆浆的比热容大约等于水的比热容，请你帮他计算豆浆吸收了多少热量？豆浆机电热器的加热效率大约是多少？（C_水=4.2×10³J/kg·℃）

在实现登月“访吴刚、会嫦娥”千年夙愿的同时，我们一直在追寻着下海“闯龙宫、见龙王”的梦想．2011年7月，我国首台自主设计、自主集成的载人潜水器“蛟龙”号（如图所示，其主要技术参数如下表），在经过布放、下潜、上浮、回收等一系列操作后，顺利完成5000m级海试任务．2012年6月3日赴马里亚纳海沟向7000m级发起冲击，“上九天揽月、下五洋捉鳖”成为现实．

规格：长8.2m 宽3.0m 高3.4m 空重：22t（不含乘员体重及压载铁重） 最大载荷：220kg（不包括乘员体重） 最大速度：25节（巡航1节） 目前最大下潜深度：7000m 乘员：3人（每名乘员的体重不超过80kg）

（1）运用你学过的知识说明，潜水器“下五洋”最大的困难是什么
（2）根据表中提供的信息，计算说明设计制造时，“蛟龙”号至少承受的压强是多大？
（3）“蛟龙”号采用“深潜器无动力下潜上浮技术”，其两侧配备4块相同的压载块，当其到达设定深度时，可抛卸其中2块压载块，使其处于悬浮状态，从而实现各种实验作业．粗略计算小铁块的体积为多大时，才能使“蛟龙”号最大负载时实现悬浮静止状态？（海水的密度取1.0×10³kg/m³，g取10N/kg，铁的密度是7.9×10³kg/m³，计算结果保留1位小数）

生活中处处有物理，同学们在玩中都会无意识的涉及到许多物理知识．以下两个现象可能您尝试或观察过：
(1)喝牛奶时，把吸管插人牛奶盒中往里吹气，迅速放开，牛奶从吸管喷出．
（2）在室温下，把吹鼓的气球放在火炉附近，过一会儿，气球就爆破了．
由以上现象进行猜想： 
当气体的体积一定时，气体压强可能与气体的＿和＿有关．
【设计并进行实验】
小明同学进行了如下实验来研究烧瓶内水面上方的气体压强：
(1) 把细玻璃管插人装有半瓶水的密闭烧瓶中，如图所示；

(2)从细管上端往烧瓶里吹气，此时瓶内气体压强     （选填“增大”、“减小”或“不变”）；迅速放开，观察到细玻璃管内水柱上升到a处位置（如图所示）．

(3)接着用手握住烧瓶的瓶颈部分，使瓶内气体的压强增大，请您在图23中画出细玻璃管内水柱所上升到b处的大致位置；
【实验拓展】
(1)控制其它条件相同时，换用内径不同的细玻璃管进行上述实验，则管内水柱上升的高度会    （选填“相同”或“不同”），理由是     ．
(2）控制其它条件相同时，把图22的装置从山脚移到山顶，则细玻璃管内的液面将_______（选填“上升”、“下降”或“不变”），这是由于                     。

为了给立方体工件表面均匀地涂上某种油，需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压入油内，如图甲所示。工件的下底面与油面的距离为h，力F与h的大小关系如图乙所示。小科觉得图中CB的延长线BA段是没有意义的，老师告诉他，力F为负值时，表明它的方向与原来的方向相反了。

(1)分析BC段：随着h的增大，工件所受的浮力大小将       ，油对工件下
底面的压强大小将       (填“变大”、“变小”或“不变”)；   
(2)若A点的坐标为(-a，0)，则a=     。
从图像分析，a表示了工件一个物理量的值，这个量就是工件的        ；
(3)求C点所对应状态下，工件所受的浮力及油对工件下底面的压强。(不考虑大气压强)

如图甲所示是小华同学设计的一种测定油箱内油量的装置，其中R。为定值电阻，R为压敏电阻，其阻值隧所受压力变化的图像如图乙所示．油量表由量程为0～3V的电压表改装而成。已知油箱重80N，压敏电阻R能够承受的最大压力为800N。电源电压保持6V不变．(g取10N／kg)

(1)若压敏电阻与油箱的接触面积是4×10^－4m²，则压敏电阻能承受的最大压强为多大?
(2)若油箱内油的密度为0.8×lO³kg／m³，则此油箱最多可装多少立方米的油?
(3)若压敏电阻受到最大压力时，电压表的示数达到最大值，则定值电阻R。的阻值为多大?
(4)为了判断此油量表的刻度是否均匀，需了解R₀两端电压U₀与油量V的关系，请推导此关系式．

为了探究物体的浮沉条件，实验室提供了如下器材：弹簧测力计、量筒、烧杯、铜块、蜡块、细线、水及其他简单辅助器材．
第一小组：探究铜块的下沉条件．实验中，他们用两种方法测量了铜块受到的浮力：
方法1：称重法．测量过程及示数如图甲所示，则铜块所受的浮力为________N.
方法2：阿基米德原理法．测量过程与示数如图乙所示，则铜块排开水的体积为________mL，根据F_浮＝G_排＝ρ_水gV_排可计算出浮力．通过实验可得出铜块浸没在水中下沉的条件是____________．
第二小组：探究蜡块上浮的条件．要测量蜡块浸没时的浮力，你准备选用第一组上述两方法中的方法________(填“1”或“2”)，并简要说明操作中还应采取的措施：______________.

如图甲所示是小华同学设计的一种测定油箱内油量的装置，其中R。为定值电阻，R为压敏电阻，其阻值隧所受压力变化的图像如图乙所示．油量表由量程为0～3V的电压表改装而成。已知油箱重80N，压敏电阻R能够承受的最大压力为800N。电源电压保持6V不变．(g取10N／kg)


(1)若压敏电阻与油箱的接触面积是4×10^－4m2，则压敏电阻能承受的最大压强为多大?
(2)若油箱内油的密度为0.8×lO³kg／m³，则此油箱最多可装多少立方米的油?
(3)若压敏电阻受到最大压力时，电压表的示数达到最大值，则定值电阻R。的阻值为多大?
(4)为了判断此油量表的刻度是否均匀，需了解R₀两端电压U₀与油量V的关系，请推导此关系式．
 
 
 
 

小明同学在玩耍时把一小铜球抛入水中，发现铜球浮在水面上，感到很纳闷，于是想通过实验探究解释这个现象
小明提出的问题是：铜球为什么浮在水面上？他作出的猜想或假设是：铜球是空心的。
实验步骤如下：1．用天平测出铜球质量。2．用量筒测出适量水的体积。
3．用量筒测出铜球浸没在水中时的总体积。
他收集的证据如下表：

质量/g	水的体积/mL	铜球和水的总体积/mL
178	30	60

你能利用他收集的数据通过计算来判定该球是否为空心吗？若空心，求出空心部分的体积。 若在空心部分注入水，球的总重为多少？
（ρ_铜=8.9×10³kg/m³，  g取10N/kg）