初中物理阿基米德原理的应用计算题

图甲的储水容器底有质量 $0.5\mathit{kg}$，底面积 $100c{m}^2$的长方体浮桶，桶上端通过轻质弹簧与紧贴力敏电阻的轻质绝缘片 $A$相连，距容器底 $0.4m$处的侧壁有排水双控阀门。控制电路如图乙所示，其电源电压 $U=12V$， $R_0=10\Omega$，当电流表示数为 $0.6A$，且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应排水。力敏电阻 $R$与它所受压力 $F$的对应关系如下表所示（弹簧均在弹性限度内）。求：

压力 $F/N$	2	4	$\dots \dots$	12	15
电阻 $R/\Omega$	110	70	$\dots \dots$	16	10

（1）浮桶的重力是多少 $N$？

（2）未加水时，力敏电阻所受压力为 $2N$，电流表的示数是多少安？

（3）当容器内的水深达到多少米时，双控阀门才打开排水？

有一圆柱形容器，放在水平桌面上。现将一边长为 $10\mathit{cm}$，质量为 $2.7\mathit{kg}$的正方体金属块放在容器底部（如图所示）。 $g$取 $10N/\mathit{kg}$。求：

（1）物体密度。

（2）物体对容器底的压强。

（3）向容器中加入水至 $8\mathit{cm}$深时，水对容器底的压强多大？物体受到容器的支持力多大？（容器足够高，物体与容器底没有紧密接触）

质量为 $60\mathit{kg}$的工人站在水平地面上，用如图装置匀速打捞浸没在长方形水池中的物体，水池底面积为 $15m^2$，物体重 $2000N$、体积为 $0.1m^3$，物体未露出水面前，此装置机械效率为 $80\%$．（不考虑水对物体的阻力、绳重及绳与滑轮间的摩擦） $g$取 $10N/\mathit{kg}$求：

（1）物体浸没在水中受到的浮力；

（2）动滑轮的重力；

（3）若工人双脚与地面的接触面积为 $500c{m}^2$，当他对地面的压强为 $2\times {10}^3\mathit{Pa}$时，池底受到水的压强的变化量。

如图所示，一个装有水的圆柱形容器放在水平桌面上，容器中的水深 $h=20\mathit{cm}$。某同学将一个实心物体挂在弹簧测力计上，在空气中称得物体的重力 $G=7.9N$，再将物体缓慢浸没在容器的水中，物体静止时与容器没有接触，且容器中的水没有溢出，弹簧测力计的示数 $F=6.9N$． $(g=10N/\mathit{kg})$求：

（1）物体放入水中之前，容器底部受到水的压强 $p$；

（2）物体浸没时受到水的浮力 $F_{浮}$；

（3）物体的密度 ${\rho }_{物}$。

将边长为0.1m均匀、实心的正方体木块投入水中。木块静止时有 的体积露出水面，如图所示。（取g＝10N/kg，ρ _水＝1.0×10 ³kg/m ³）求：

（1）木块静止时，受到水的浮力是多少？

（2）该木块的密度是多少？

（3）木块静止时，木块底部受到水的压强是多少？

如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图，每个滑轮重为 $100N$，均匀实心金属块的密度为 $8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，金属块的质量为 $80\mathit{kg}$。绳重和摩擦、滑轮与轴的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计，金属块一直匀速上升。（水的密度 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）在金属块还未露出水面时，求此时金属块所受到的浮力；

（2）在金属块未露出水面时，求人的拉力 $F$；

（3）金属块在水中匀速上升 $2m$，且金属块未露出水面时，求人的拉力所做的功。

在弹簧测力计下悬挂一个金属零件，示数是 $2.7N$．当把零件浸没在水中时，弹簧测力计的示数是 $1.7N$．现把该零件浸没在另一种液体中时，弹簧测力计的示数是 $1.9N$，求：

（1）该零件浸没在水中时受到的浮力 $F_{浮}$

（2）该金属零件的密度 ${\rho }_{金}$；

（3）另一种液体的密度 ${\rho }_{液}$。

如图所示，水平桌面上放置一圆柱形容器，其内底面积为 $200c{m}^2$，容器侧面称近底部的位置有一个由阀门 $K$控制的出水口，均匀物体 $A$是边长为 $10\mathit{cm}$的正方体，用不可伸长的轻质细线悬挂放入水中静止，此时物体 $A$有 $\frac{1}{5}$的体积露出水面，细线受到的拉力为 $12N$，容器中水深为 $18\mathit{cm}$。已知细线能承受的最大拉力为 $15N$，打开阀门 $K$，使水缓慢流出，当细线断裂时立即关闭阀门 $K$，关闭阀门 $K$时水流损失不计，细线断裂后物体 $A$下落过程中不翻转，物体 $A$不吸水。

（1）从细线断裂到物体 $A$下落到容器底部的过程中，求重力对物体 $A$所做的功。

（2）物体 $A$下落到容器底部稳定后，求水对容器底部的压强。

（3）阅读后解答：

当细线断裂后，物体 $A$所受重力与浮力将不平衡，物体 $A$所受重力与浮力之差称为物体 $A$所受的合外力 $F$（不计水对物体 $A$的阻力），由牛顿第二定律可知：所受的合外力会使物体产生运动的加速度 $a$，并且合外力与加速度之间关系式为： $F=\mathit{ma}$（式中的 $F$单位为 $N$， $a$的单位为 $m/s^2$， $m$为物体的质量，其单位为 $\mathit{kg})$

通过阅读以上材料，求物体 $A$从全部浸没于水面之下时至恰好沉到圆柱形容器底部的过程中加速度 $a$的大小。

如图甲所示，是小科家的“懒人花盆”。它的外面是一个储水盆，里面是一个栽培盆，栽培盆中有一圆柱体浮子能在光滑的管中自由上下运动，浮子的顶端可显示水位高低，栽培盆底的陶粒通过渗透与蒸发的原理起到吸水和透气的作用，从而为土壤提供水分。“懒人花盆”的原理图可简化成图乙。已知浮子重为 $0.02N$，横截面积为 $0.5c{m}^2$．请回答下列问题：

（1）从植物细胞吸水或失水原理分析，若储水盆内所用营养液浓度过高，会导致植物细胞　　。

（2）浮子在水中漂浮时，浸入水中的深度是多少？

（3）当储水盆内盛有密度比水大的营养液时，营养液对漂浮的浮子底面的压强多大？

空难事故发生后，为了找到事故原因，救援人员到现场后，总会寻找被誉为“空难见证人”的黑匣子。某架飞机的黑匣子质量 $30\mathit{kg}$，是一个长 $0.5m$，宽 $0.1m$，高 $0.2m$的长方体，现沉在距海面 $30m$的海底（黑匣子未与海底紧密接触），搜救人员将其匀速托出海面后依然完好，为破解事故真相提供了最有力的证据。根据以上信息请计算 $({\rho }_{\mathit{海水}}$近似取 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）黑匣子在海底时下表面受海水的压强是多少？

（2）黑匣子在海水中浸没时受到的浮力是多大？

（3）搜救人员在海水中托起黑匣子上升到上表面与海平面相平做了多少功？

小军发现一个质量为 、不吸水的新型圆台体建筑材料，他只有量程为 的弹簧测力计，设计了如图所示装置进行实验。重为 、底面积为 的薄壁容器 内盛有 的水，容器 置于水平地面，当轻质杠杆在水平位置平衡时竖直向上的拉力 为 ，此时材料浸没在水中静止且未触底。求：

（1）材料受到的重力；

（2）材料未放入前容器对水平地面的压强；

（3）材料的密度。

如图所示，将密度为0.6×10 ³kg/m ³、高度为8cm、底面积为20cm ²的实心圆柱体竖直放在底面积为100cm ²水平放置的容器中。（水的密度为1.0×10 ³kg/m ³，g取10N/kg）

求：（1）没加水时，圆柱体对容器底的压强；

（2）向容器内加水，当水加到3cm深时，求容器底对圆柱体的支持力大小；

（3）继续向容器中加水，当水深为6cm时，求圆柱体竖直静止时，圆柱体浸入水中的深度h。

如图所示，水平桌面上放有一圆柱形溢水杯，它自重7N，底面积为300cm²，溢水口距杯底的高度为12cm，溢水杯中盛有高为10cm、质量为3kg的水。现将一体积为1000cm³、质量为2.7kg的正方体铝块缓慢浸没入水中，不计溢水杯的厚度。求：

（1）铝块放入水前，水对溢水杯底部的压强；

（2）铝块浸没在水中受到的浮力；

（3）铝块浸没在水中静止后，溢水杯对水平桌面的压强。

如图甲所示，是小科家的“懒人花盆”。它的外面是一个储水盆，里面是一个栽培盆，栽培盆中有一圆柱体浮子能在光滑的管中自由上下运动，浮子的顶端可显示水位高低，栽培盆底的陶粒通过渗透与蒸发的原理起到吸水和透气的作用，从而为土壤提供水分。“懒人花盆”的原理图可简化成图乙。已知浮子重为 $0.02N$，横截面积为 $0.5c{m}^2$．请回答下列问题：

（1）从植物细胞吸水或失水原理分析，若储水盆内所用营养液浓度过高，会导致植物细胞　　。

（2）浮子在水中漂浮时，浸入水中的深度是多少？

（3）当储水盆内盛有密度比水大的营养液时，营养液对漂浮的浮子底面的压强多大？

边长为 $10\mathit{cm}$的正方体木块，漂浮在水面上，露出水面体积与浸在水中的体积比为 $2:3$，如图甲所示；将木块从水中取出，放入另一种液体中，并在木块上表面放一重为 $2N$的小铁块，静止时，木块上表面恰好与液面相平，如图乙所示。求：

（1）图甲中木块所受浮力大小；

（2）图乙中液体的密度；

（3）图乙中木块下表面所受压强的大小。