初中物理压强和浮力综合题

小明制作了一个可测量物体质量的装置，如图甲所示小筒与大筒均为圆柱形容器。小筒和托盘的总质量为200g，小筒底面积50cm ²，高12cm，大筒中装有适量的水，托盘上不放物体时，在小筒和大筒上与水面相平的位置的刻度均为"0"，将小筒竖直压入水中，当水面距小筒底10cm时，在小筒和大筒上与水面相平位置的刻度均为最大测量值，小筒和大筒的分度值相同。把被测物体放入托盘中，读出小筒或大筒上与水面相平位置对应的刻度值，即为被测物体的质量。

（1）该装置所能测量物体的最大质量为 　 　g；

（2）小筒上相邻两刻度线的间距比大筒上相邻两刻度线间的距离 　 　（选填"大"或"小"）；

（3）他想利用此装置测算出石块的密度，操作如下，如图乙所示，将石块放入托盘中，读出大筒上的示数为m ₁；如图丙所示，将此石块沉入水中，读出大筒上的示数为m ₂，该石块密度的表达式为ρ _石＝ 　 　（水的密度用ρ _水表示）

如图甲所示，一弹簧测力计下挂一圆柱体，将圆柱体从水面上方某一高度处匀速下降，然后将圆柱体逐渐浸入水中。整个过程中弹簧测力计的示数 $F$与圆柱体下降高度 $h$关系如图乙所示。 $(g=10N/\mathit{kg}$；水的密度约为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$

求：

（1）圆柱体的重力；

（2）当圆柱体刚好全部浸没时，下表面受到的水的压强；

（3）圆柱体的密度。

如图1所示，银川滨河黄河大桥2016年4月28日正式通车，大桥全长6587米。设计时速每小时80公里，该桥最大跨度为218米，是目前世界上最大跨度的多塔连跨钢混折叠合梁自锚式悬索桥。

（1）小明坐在一辆小汽车的前排副驾座位上通过大桥，感觉大桥的斜拉塔"扑面而来"，此时所选的参照物是 　　。若该小汽车6分钟通过大桥，请通过计算说明该车通过滨河大桥时是否超速。

（2）根据大桥设计，过桥车辆对桥面的压强一般应控制在 $8\times {10}^5\mathit{Pa}$ 以下，有一辆质量为2000千克的6轮轻型货车，如果每个车轮与路面的接触面积为 $200c{m}^2$ ．请你计算允许该货车通过滨河大桥载货的最大质量是多少千克。 $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

（3）现在轿车都采用流线型设计（如图2所示），这种设计在减小空气阻力、提高车速的同时也产生了新的问题：轿车高速行驶时，常常有"漂"的潜在危险。请你简要说明汽车高速行驶时"漂"的原因。

用硬币做以下物理小实验

（1）甲图中，硬币的直径为 　　cm。

（2）图乙中，用力吹气能将硬币吹入盘中。吹气时，硬币上方空气流速大，气体压强 　 　。

（3）图丙中，将一枚硬币放在碗底，眼睛在A处恰好看不到它，保持人眼、碗和硬币的位置不变，要使眼睛再次看到"硬币"，以下方案：

①沿碗壁缓缓向碗中加水；

②在碗上方适当位置放一光屏；

③用手电筒照亮硬币；

④在碗上方适当位置放一平面镜；

其中可行的有 　　。

如图所示是小明自制的用来探究影响浮力大小因素的装置：将弹簧和标尺固定在支架上，用细线将一个金属块悬挂在弹簧下端，弹簧静止时指针正对标尺上的 $A$ 位置（本装置使用时，弹簧未超过弹性限度）。

（1）向杯中缓慢注水，从金属块底部接触水面，到金属块刚好浸没水中的过程中，指

针由标尺上的 $A$ 位置缓慢上移至 $C$ 位置，说明物体所受浮力的大小跟 　　有关，此过程中支架上 $O$ 点所受拉力的最大变化量为△ $F_1$ ；继续向杯中注水，指针 　　（选填"上移"、"不动"或"下移" $)$ ：当注满水时，金属块底部受到的压强为 $p_1$ 。

（2）将水倒尽，向杯中缓慢注入某种液体 $({\rho }_{液}\ne {\rho }_{水})$ ，当指针指在 $C$ 位置时，金属块底部受到的压强为 $p_2$ ，则 $p_1$ 　　 $p_2$ （选填" $>$ "、" $=$ "或" $<$ " $)$ ，分析推理可知：金属块所受浮力的大小还与 　　有关。

（3）将液体倒尽，用等体积塑料块 $({\rho }_{水}<{\rho }_{\mathit{塑料}}<{\rho }_{\mathit{金属}})$ 替换金属块进行实验。向杯中缓慢注水，从塑料块底部接触水面，到塑料块浸没水中的过程中，支架上 $O$ 点所受拉力的最大变化量为△ $F_2$ ，则△ $F_1$ 　　△ $F_2$ （选填" $>$ "、" $=$ "或" $<$ " $)$ 。

抽油烟机是利用气体流速大，压强　　的原理将油烟抽到室外的；而新型静电抽油烟机又利用带电物体能够　　轻小物体的性质，进一步降低了油烟对大气的污染。

深圳市近期运用无人环卫机器人大力推动环卫车"革命"。这种机器人安装了多个高精度摄像头和激光雷达等传感器，它可以及时感应到行人、树木等障碍物，通过转弯、刹车等方式来避让。机器人清扫路面是通过旋转圆形扫把摩擦地面，采用大功率吸尘器吸尘，利用喷嘴喷出水雾防止尘土飞扬。天气炎热时，它可以通过洒水来降温。服务结束后，它会自行返回垃圾站倒垃圾、加水、充电，为下一次服务做好准备。

请你仿照示例完成下表，要求从材料中摘抄出涉及物理知识的相关描述，并写出对应的物理知识或规律（不能与示例相同，知识点不重复）。

序号	相关描述	物理知识或规律
示例	激光雷达	光的反射
①
②

“贵阳至南宁高速铁路”项目于2016年12月开工，全线长约512km，设计最高行车速度达350km/h。该高铁线途径河池市的环江、金城江、都安等地，预计2021年正适通车运行，通车后河池市将步入高铁时代。建设中用到的某种起重机的结构示意图如图所示，用该起重机将放在水平地面上的长方体混凝土墩放入水中。起重机的吊臂OAB粗细不计，可以看作杠杆，吊臂B端连着滑轮组，已知混凝土墩的密度为2.5×10³kg/m³、底面积为4m²、高为2m，ρ_水＝1.0×10³kg/m³．求：

（1）混凝土墩的质量；

（2）混凝土墩被提起到最高点静止时，立柱CA恰好竖直，OA：OB＝1：6．若忽略滑轮组、钢丝绳和吊臂的重力及各种摩擦，则起重机立柱CA对吊臂A点竖直向上的作用力是多少N。

（3）混凝土浸没在水中后，它匀速下降过程中所受钢丝绳的拉力。（不计水的阻力）

已知浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关，为了探究“浮力大小与物体排开液体体积的关系”，所用的实验器材有：重力为2N、体积为60cm³的柱状物块一个，装有适量水的大量筒一个，规格不同的甲（量程为0～2.5N、分度值为0.05N）、乙（量程为0～5N，分度值为0.2N）两个弹簧测力计。

（1）实验中，量筒里的水要“适量”，水“适量”的标准是：　     　。

【只选择一个选项，将选项前的字母填写在横线上】

A．水的体积至少是60cm³

B．物块一半体积能浸没在水中即可

C．物块能够浸没在水中即可

D．能测出物块排开液体最大体积，且物块没接触到量筒底部

（2）请分析说明应该取哪个弹簧测力计进行实验。

（3）画出记录实验数据的表格，表中要有必要的信息。

如图1所示，2018年5月23日中央新闻报道，我国自行设计制造的新型磁悬浮列车工程样车运行试验取得成功，时速可达160公里以上，列车由于车体与轨道不接触、无摩擦，具有噪音低损耗小、易维护等优点，被誉为"零高度飞行器"。这种兼具高速与中低速磁浮交通优点的新型磁悬浮列车将为我国城市间提供一种方便快捷的绿色轨道交通工具。

（1）磁浮列车是在车厢底部和轨道上分别安装了磁体，并使它们的同名磁极相互 　 　，车体与轨道不接触，无摩擦，列车能够在轨道上方几厘米的高度上飞驰，避免了来自车轮与轨道之间的摩擦。

（2）如图2所示，列车站台设计成中间高两边低的原因是：进站时列车由于 　 　要保持原来的运动状态冲上站台；从能量转换的角度来说，当列车出站时从高度较高的地方下行，它的 　 　，不用消耗过多的电能或化学能等能量。

（3）如图3所示，当列车进站时，乘客必须站在站台和黄色线以外的位置候车才安全的原因是 　 　。

（4）小张乘坐列车时看见两旁的房屋迅速向东退去，则列车相对于地面正在向 　 　行驶。

高速铁路的广泛应用，使人们的出行更加便捷。放假期间，小明与家人乘坐高铁从葫芦岛到沈阳游玩。如图是他们乘坐的"和谐号"高铁列车，如表所示是它的部分参数，求：

满载时总质量	1000t
车轮与铁轨接触总面积	0.8m ^2
最高时速	360km/h

（1）列车从葫芦岛到沈阳实际运行1.5h，运行的距离是多少？

（2）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是多少？

（3）若列车在水平轨道上已最高速度做匀速直线运动，所受阻力是其满载时重力的0.01倍，此过程中牵引力的功率是多少？

一辆大鼻子校车在水平路面上行驶，车和人总质量为 $8000\mathit{kg}$，轮胎与地面的总接触面积为 $0.32m^2$。

（1）求校车对路面的压强。

（2）校车以 $36\mathit{km}/h$的速度匀速行驶时，柴油发动机的输出功率为 $50\mathit{kW}$．求此过程中校车受到的阻力。

（3）如果校车行驶过程中，司机控制油门，使发动机的输出功率为 $25\mathit{kW}$，并保持此功率不变继续行驶 $10\mathit{min}$。这段时间内柴油燃烧释放能量的 $30\%$转化为有用机械能，在数值上等于发动机牵引力做的功。求这段时间内发动机柴油燃烧释放的能量。

体重为500N的同学用一根绳子通过甲图所示的滑轮组能够提起重力为400N的物体A，此时绳子达到最大承受力（若物体再增重绳子将断裂），不计绳重和摩擦。求：

（1）如甲图所示，将物体A匀速提高2m，对物体做的有用功是多少？

（2）若在（1）中提升物体A时，滑轮组的机械效率为80%，脚与地面的总接触面积为4×10 ^{﹣ 2}m ²，则人对地面的压强是多少？

（3）该同学仍用这根绳子和滑轮，组成如乙图所示的滑轮组，利用它从水中缓慢匀速地提起一个边长为0.2m的正方体B（不计水的阻力），当提到B的下表面所受水的压强为1.5×10 ³Pa时，绳子断裂，则在绳子断裂的瞬间，物体B在水中受到的浮力是多少？

（4）正方体B的密度是多少？（计算结果用科学记数法表示，并保留到小数点后一位）

取一根内部横截面积为1平方厘米的直筒形塑料管，在底部扎上橡皮膜后，称得质量为2克。向管内倒入10克液体，再将它放入水中。放手后，观察到橡皮膜恰好变平，如图所示（管壁厚可以忽略）。

请回答：

（1）气管内液体的密度　 　（选填”大于“”等于“或”小于“ $)$水的密度。

（2）水对塑料管底部橡皮膜产生的压强大小。

（3）装有液体的塑料管受到的浮力大小。

如图甲所示，用电动机和滑轮组把密度为 $3\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，体积为 $1m^3$的矿石，从水底匀速整个打捞起来， $g$取 $10N/\mathit{kg}$，水的密度为 $1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．求：

（1）矿石的重力；

（2）矿石浸没在水中受到的浮力；

（3）矿石露出水面前，电动机对绳子拉力的功率为 $2.5\mathit{kW}$，矿石上升过程中的 $s-t$图象如图乙所示，求滑轮组的机械效率；

（4）如果不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦，矿石露出水面后与露出水面前相比，滑轮组机械效率会如何改变？为什么？