初中物理物体的浮沉条件及其应用试题

图甲是我国首艘国产航母 $-001A$型航空母舰，它属于中型常规动力航母。该航母满载时的总质量为 $7\times {10}^{4}t$，航母上配置了滑跃式起飞的歼 $-15$舰载机，每架舰载机的质量为 $30t$，舰载机与航母甲板的总接触面积为 $6000c{m}^2$．2018年5月13日该航母再次下水进行试航，航母在 $10\mathit{min}$内航行了 $6\mathit{km}$。如图乙所示是该航母试航过程中牵引力 $F$与航行速度 $\nu$的关系图象。 $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

试计算：

（1）航母试航时的平均速度是多少？

（2）航母满载时排开水的体积是多少？

（3）每架舰载机对航母甲板的压强是多少？

（4）试航过程中，航母的牵引力所做的功是多少？

我国自主研制的第三代常规动力潜艇具备先进的通讯设备、武器、导航等系统和隐蔽性强，噪声低、安全可靠等优异性能，主要技术参数如下表（海水的密度近似为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$。求：

排水量	水上 $2250t$，水下 $3000t$	最大潜水深度	$300m$
最大航速	水上 $30\mathit{km}/h$，水下 $36\mathit{km}/h$	最大输出功率（水下）	$3000\mathit{kW}$

（1）潜艇在水上航行时受到的浮力是多少？在水下行驶时排开水的体积是多少？

（2）潜艇由水下某位置下潜到最大潜水深度处，潜艇上一个面积是 $400c{m}^2$的观察口受到海水的压力增大了 $4\times {10}^{4}N$，则潜艇原来位置的深度是多少？

（3）潜艇在水下以最大输出功率匀速行驶 $1h$，发动机输出的能量是多少？若发动机以最大输出功率工作时螺旋桨推进器效率为 $80\%$，潜艇以最大航速匀速行驶时受到水的平均阻力 $f$是多少？

一辆水陆两栖坦克总重 $3\times {10}^{5}N$，它的发动机是一台新型内燃机，两条履带与地面接触的总面积为 $5m^2$． $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^{3}g=10N/\mathit{kg}\right)$

（1）该坦克要从水平冰面上经过，冰层能承受的最大压强为 $7\times {10}^4\mathit{Pa}$，请用计算说明坦克能否安全通过？

（2）该坦克涉水过河漂浮在水面上时，求它排开水的体积是多大？

（3）一次执行任务时，该坦克在平直公路上匀速行驶 $1200m$，用时 $2\mathit{min}$，发动机牵引力的功率保持 $600\mathit{kW}$恒定不变，发动机消耗了 $4.5\mathit{kg}$的燃料（燃料的热值为 $4.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$，求发动机提供的牵引力是多大？发动机的效率是多大？

把质量分别为 $m_A$和 $m_B$，体积为 $V_A$和 $V_B$的 $A$、 $B$两物体放入盛水容器中，当物体 $A$、 $B$静止时位置如图，则此时 $A$物体受到的浮力为　　， $B$物体受到的浮力为　　（水的密度用 $\rho$表示）。

甲、乙两个完全相同的杯子盛有不同浓度的盐水，将同一个鸡蛋先后放入其中，当鸡蛋静止时，两个杯子中液面恰好相平，鸡蛋所处的位置如图所示，则 $($　　 $)$

A．甲杯中的盐水密度较大

B．乙杯底部所受的液体压强较大

C．甲杯底部所受的液体压力较大

D．鸡蛋在乙杯中受到的浮力较大

如图所示，某同学将两个完全相同的物体 $A$、 $B$分别放到甲、乙两种液体中。物体静止时， $A$漂浮， $B$悬浮，且两液面相平，容器底部受到的液体压强分别为 $p_{甲}$、 $p_{乙}$，物体 $A$、 $B$所受浮力分别为 $F_A$、 $F_B$．则 $($　　 $)$

A． $p_{甲}<p_{乙}$， $F_A=F_B$B． $p_{甲}<p_{乙}$， $F_A>F_B$

C． $p_{甲}>p_{乙}$， $F_A=F_B$D． $p_{甲}>p_{乙}$， $F_A<F_B$

端午节是我国的传统节日。很多地方举行了赛龙舟活动。极大丰富了人们的文化生活，关于赛龙舟活动，以下分析正确的是 $($　　 $)$

A．龙舟漂浮在水面上，说明龙舟受到的浮力大于重力

B．运动员向后划水，龙舟向前运动，说明力的作用是相互的

C．比赛过程中鼓声振天，说明声音在空气中可以传播，在水中不能传播

D．运动员划水的船桨不是杠杆

如图用一细绳拴住体积为 $0.6d{m}^3$重为 $4N$的木块，使它浸没在水中，此时绳的拉力为　　 $N$；若剪断细绳，当木块静止时水面将　　（选填“上升”、“下降”或“不变” $)$。

质量为 $80g$的木块静止在如图的水面上，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．木块所受浮力方向为 $F_1$所示B．木块所受浮力方向为 $F_2$所示

C．木块所受浮力大小为 $8N$D．木块所受的浮力大于重力

2016年9月，三峡升船机投入使用，如图所示，升船机能将船只从下游以“坐电梯”的方式抬升至上游；船只在下游驶入钢箱，抬升机构把钢箱匀速竖直托举至上游，抬升大小不同的船只时，钢箱内水深均相等，则抬升机构托举钢箱的力 $($　　 $)$

A．①②③一样大B．①最大C．②最大D．③最大

“漂浮的花盆”获红点设计大奖：用底部密封的花盆养绿植，花盆外侧面作记号线①、②、③，如图所示，当花盆放置于水中漂浮时，盆内土壤不同干湿状态，会导致不同的记号线与水面重叠。下列对应关系中正确的是 $($　　 $)$

A．①偏干，②正常，③偏湿B．①偏干，②偏湿，③正常

C．①偏湿，②偏干，③正常D．①偏湿，②正常，③偏干

如图所示，两个大小相等的物体浸没在水中，一个悬浮，一个下沉。请画出悬浮物体所受重力示意图；画出下沉物体所受浮力、重力示意图。（注意：整个作图过程中大小相等的力线段长度相等，大小不同的力用线段长短区别）

如图是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙 $\mathit{AG}600$”，某次执行任务时它的质量为 $38t$，当它停在水面上时，排开水的体积是　　 $m^3$，受到的浮力为　　 $N$． $\left(g=10N/\mathit{kg},{\rho }_{水}=1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

室内火灾发生时，受困人员应采取弯腰甚至匍匐的姿势撤离，以尽量减少有害气体的吸入。这是因为燃烧产生的有害气体 $($　　 $)$

A．温度较低，密度较大B．温度较低，密度较小

C．温度较高，密度较大D．温度较高，密度较小

水平桌面上有一容器，底面积为 $100c{m}^2$，容器底有一个质量为 $132g$、体积 $120c{m}^3$的小球，如图甲所示 $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$

（1）向容器中注入质量为 $1.6\mathit{kg}$的水时，水深 $13\mathit{cm}$，如图乙所示，求水对容器底的压强；

（2）再向容器中慢慢加入适量盐并搅拌，直到小球悬浮为止，如图丙所示，求此时盐水的密度 ${\rho }_1$；

（3）继续向容器中加盐并搅拌，某时刻小球静止，将密度计放入盐水中，测得盐水的密度 ${\rho }_2=1.2\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，求小球浸入盐水的体积。