初中物理物体的浮沉条件及其应用试题

如图甲所示，将边长都为 $10\mathit{cm}$的正方体物块 $A$和 $B$用细线（质量忽略不计）连接在一起，放在水中， $A$和 $B$恰好悬浮在水中某一位置，此时容器中水的深度为 $40\mathit{cm}$， $B$下表面距容器底 $6\mathit{cm}$。当把细线轻轻剪断后，物块 $A$上升，物块 $B$下沉，最后 $A$漂浮在水面上静止，且 $A$露出水面的体积是它自身体积的 $\frac{2}{5}$， $B$沉到容器底后静止（物块 $B$与容器底不会紧密接触），如图乙所示。 $(A$和 $B$都不吸水， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$求：

（1）甲图中物块 $B$下表面受到水的压强；

（2）物块 $A$的密度；

（3）图乙中物块 $B$对容器底部的压强；

（4）物块 $B$从图甲位置下落到图乙位置的过程中重力对物块 $B$做的功。

把重10N，体积为1．2×10³cm³的物体投入水中，当物体静止时，物体的状态是              ．（填“漂浮”、“悬浮”、“沉到水底”）

小明看到鸡蛋浮在盐水面上，他沿杯壁缓慢加入清水使鸡蛋下沉．在此过程中，鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图像可能是下图中的( A    )

如图所示，一质量为0.15千克、底面积为2×10^-3米²平底薄壁玻璃容器放在2米²的水平桌面中央，内装有体积为1.5×10^-4米³的水，水面距容器底的深度为0.1米。

求：①水对杯底的压强； 
②水对杯底的压力；         
③若在容器中轻轻放下一块质量为0.1千克的木块，木块漂浮在水面上，求木块浸在水中的体积。

如图20所示，密度为0．6×10³kg/m³，体积为10^-3m³的正方体木块，用一条质量可忽略不计的细绳，两端分别系在木块底部中心和柱形容器的中心。细绳对木块的最大拉力为3N，容器内有一定质量的水，木块处于漂浮状态，但细绳仍然松软，对木块没有拉力。求：
(1)木块露出水面的体积有多大?
(2)向容器内注水(容器容量足够大)直至细绳对木块的拉力达到最大值，在细绳处于断裂后一瞬间，停止注水。此时木块浸入水中的体积多大?
(3)细绳断裂后，木块再次漂浮，若柱形容器底面积为
2×10^-2m²，此时容器里的水面与细绳断裂前的瞬间的水面相比，高度变化了多少?容器底部受到的压强变化了多少？
(取g=10N／kg)

圆柱形容器中装有适量的水，将木块A放入水中静止时，有的体积露出水面，如图甲所示，此时水对容器底部的压强增加了300 Pa。若将木块A挂在轻质杠杆左端B点，且A的部分体积浸入水中，在杠杆C点悬挂重物G使杠杆水平平衡，如图乙所示，此时水对容器底部的压强比木块A漂浮时减少了100Pa。若将容器中的水换成另一种液体，使木块A露出液面部分与乙图相同，移动重物G到D点时，杠杆水平平衡，如图丙所示。若OC∶OD＝10∶13。则这种液体的密度为________kg/m³。

—个球，先后在盛有不同液体的容器A、B、C和D中保持静止，情况如图所示．四个容器中的液面到容器底面的距离相同，容器底面受到的液体压强最大的是

(9分)如图所示，某同学在薄壁平底试管中装入一些沙子，管口密封，制成一个“土密度计”。当把它放入水中竖直漂浮时，试管露出水面的高度为5cm；当把它放入某液体中竖直漂浮时，试管露出液面的高度为7cm．若试管和沙子的总质量为30g，试管的横截面积为1.5cm²，水的密度为1×10³kg/m³．求：
  
（1）在水中漂浮时，水对试管底部的压强．
（2）某液体的密度．（取g = 10N/kg，保留两位小数）

如图1所示，置于水平地面的薄壁容器上面部分为正方体形状，边长 $l_1=4\mathit{cm}$，下面部分也为正方体形状，边长 $l_2=6\mathit{cm}$，容器总质量 $m_1=50g$，容器内用细线悬挂的物体为不吸水的实心长方体，底面积 $S_{物}=9c{m}^2$，下表面与容器底面距离 $l_3=2\mathit{cm}$，上表面与容器口距离 $l_4=1\mathit{cm}$，物体质量 $m_2=56.7g$。现往容器内加水，设水的质量为 $M$，已知 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg}$。

（1）当 $M=58g$时，水面还没有到达物体的下表面，求此时容器对水平地面的压强；

（2）当 $M=194g$时，求水对容器底部的压力；

（3）当 $0⩽M⩽180g$时，求出水对容器底部的压力 $F$随 $M$变化的关系式，并在图2中作出 $F-M$图像。

2010年世博会期间，上海黄浦江上出现由我国设计和制造的太阳能游船，如图所示。高高扬起的风帆由太阳能电池板拼装而成。太阳能电池板的面积为50 m²。该船是国内第一艘采用太阳能、锂电池及柴油机组多种能源混合供电的船舶，在不同的日照情况下，船体行驶所使用的动力可通过计算机在太阳能和柴油机组间进行自动调配，节省电力和减排均达到30％以上，最高可100％使用太阳能。

（1）如果该船满载乘客从东海驶入黄浦江，它所受到的浮力________（选填“变小”、“不变”或“变大”）。
（2）当该船完全使用太阳能在水中行驶时，其中的能量转化情况是（ ）

A．电能→ 太阳能→机械能	B．太阳能→电能→机械能
C．化学能→ 太阳能→机械能	D．太阳能→内能→机械能

（3）如果太阳光照射到太阳能电池板时的辐射功率为2000J／（s·m²）（每秒钟辐射在每平方米上的光能为2000J），太阳能电池光电转换效率为50％，则该船每分钟获得___________J的电能。
（4）为响应节能减排、低碳的倡导，小雨将家中的一台额定电压为220V ，制冷额定功率为1000W 的空调，温度设定从原来24℃ 改为28℃ ，仅此一项措施，家中的电能表平均每天少走2 .5kw·h 。求：
①这台空调正常制冷时，工作电流是多少？（计算结果保留一位小数）
②这台空调一个月（按30 天计算）可节约电能多少kW·h ?
③若某边远山区的“希望小学”，每间教室仅有两盏“220V  40W ”电灯，那么小雨家中的这台空调一个月所节约的电能，可供这两盏电灯正常发光多少小时？
（5）国际专门研究全球变暖现象的众多科学家的研究成果表明：如果人们不做任何决定性的改变，让环境照过去几十年的速度恶化下去的话，十年之后，再怎么努力也不能挽回。现在努力还有救。我们拯救地球，只剩下10年时间！而你，正是可以阻止这一灾难发生的其中一员，因此，现在就请你从物理学的角度，提出一条保护地球环境的合理化建议：　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

由我国所自行设计的“海鸥300”轻型水陆两栖飞机可用于公务飞行、货物运输、海岸巡逻等。设飞机的总质量为4000kg，g取10N/kg。
（1）飞机在空中飞行时，利用________________________________________________
的原理，使飞机获得升力。

（2）飞机停在水面时，排开水的体积是多少m³?
（3）若飞机在空中以360km/h的速度水平匀速飞行时，它在水平方向受到的阻力为飞机重力的0.1倍，飞机发动机的功率是多少W？

把长方体物块甲、乙都放入水中时，物块甲处于悬浮，物块乙处于漂浮，如图所示。则甲、乙两物块的密度谁大（   ）

A．甲

B．乙

C．一样大

D．无法判断

"营养早餐工程"惠及千家万户家住南部山区的小刚也是受益者之一，每周都能喝到政府发给的牛奶。在学习了密度知识以后，小刚利用托盘天平、烧杯和水测量牛奶的密度，他进行了如下操作：

（1）小刚观察到牛奶包装盒上标有 $\mathbf{250}\mathit{mL}$ 字样；

（2）将盒装牛奶放在已经调节好的天平左盘，在右盘中加减砝码后，发现天平仍然不平衡，小刚接下来应该进行的操作是 　　。

（3）天平平衡后，观察右盘中砝码质量和游码在标尺上的位置如图1所示。然后小刚将盒中的牛奶倒入烧杯中，用天平测得牛奶包装盒的质量为 $\mathbf{7}\mathit{g}$ 。则牛奶的密度为 　　。

（4）小刚用这种方法测出的牛奶密度和真实值相比 　　（选填"偏大"或"偏小" $\mathbf{)}$

（5）小刚在学习完浮力知识后，认识了一种测量液体密度的仪器一密度计（如图2所示），将其放入液体中，当它竖立静止时，与液面相交的读数即为液体密度。小刚受到启发，用细沙、水、刻度尺，记号笔、烧杯和平底玻璃管（数量不限），设计实验并完成了测量，请你帮助小刚利用上述器材完成測量牛奶密度的实验。

①写出具体的操作步骤（可以结合简图用文字说明，测量物理量用字母表示）。

②根据上述步骤中所测物理量，写出牛奶密度的表达式推导过程（有必要的文字说明）

③牛奶密度的表达式 ${\mathit{\rho }}_{\mathbf{牛奶}}$ （用已知量测量量表示，比如水的密度用 ${\mathit{\rho }}_{\mathbf{水}}$ 表示）

某实验小组用天平和刻度尺分别测出了质地均匀的正方体蜡块和盐水的密度。

（1）用天平测蜡块的质量时，应将蜡块放在天平的　　盘，如图甲所示，蜡块的质量是　　 $g$；

（2）用细长针使蜡块浸没在装满水的溢水杯中，再用天平测得溢出水的质量为 $10g$，则蜡块的体积是　　 $c{m}^3$，蜡块的密度 ${\rho }_{蜡}=$　　 $g/c{m}^3$；

（3）用刻度尺测出正方体蜡块的高度为 $h_1$，如图乙所示，蜡块漂浮在盐水中，再用刻度尺测出蜡块露出液面的高度为 $h_2$，则盐水的密度 ${\rho }_{\mathit{盐水}}=$　　（用 $h_1$、 $h_2$和 ${\rho }_{蜡}$表示）

某游乐场有一种水上娱乐球项目。娱乐球（以下简称“球” $)$是质量分布均匀的空心球，半径为 $1m$，质量为 $10\mathit{kg}$。 $({\rho }_{水}=1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$、 $g=10N/\mathit{kg})$

（1）质量为 $80\mathit{kg}$的游客坐在球中，当球静止在水面上时，球浸入水中的体积为多少立方米？

（2）游玩结束后，为了将球中的游客安全送上岸，安全员先将水中的球推到岸边；随后安全员始终对球施加最小的力，使球绕岸边的 $A$点始终匀速缓慢转动。球转动期间，游客的重心 $B$与球心 $O$始终在竖直方向的同一条直线上。

①当球转动到如图甲所示位置时， $\mathit{OA}$与竖直方向的夹角为 $30°$，球浸入水中的体积变为 $0.02m^3$，请计算此时安全员施力的大小。

②当球离开水面后，安全员继续用最小的力，将球转动至图乙所示位置，请说出此过程中施力的大小如何变化？