歷屆全國初中物理競賽浮力)

1、最近十年初中應(yīng)用物理知識(shí)競賽題分類解析專題 10-浮力 一、選擇題 1. （2013 全國初中應(yīng)用物理知識(shí)競賽預(yù)賽題）下列各種現(xiàn)象與其涉及物理知識(shí)之間的關(guān)系中，說 法錯(cuò)誤的是 （） A. 高原反應(yīng)一一大氣壓和海拔高度的關(guān)系 B. 飛機(jī)飛行時(shí)獲得升力一一流體壓強(qiáng)和流速的關(guān)系 C. 水下潛水艇能夠上浮一一液體壓強(qiáng)和深度的關(guān)系 D. 利用高壓鍋容易將飯煮熟一一沸點(diǎn)和氣體壓強(qiáng)的關(guān)系 1. 答案：C 解析：水下潛水艇能夠上浮，是由于浮力大于重力，選項(xiàng) C 說法錯(cuò)誤。 2. （2013 全國初中應(yīng)用物理知識(shí)競賽預(yù)賽題）如圖 7 所示：在研究浮力的大小時(shí)，將浮于水面的 盆子慢慢向下按，用力越大，盆子浸入水中

2、的部分越多。根據(jù)以上事實(shí)，下列猜想最符合研究目的 的是 A. 用力越大，物體排開水的體積越大 B. 液體密度越大，物體所受浮力越大 C. 物體的體積越大，所受浮力越大 D. 物體排開水越多，所受浮力越大 2. 答案：D 解析：用力越大，物體排開水的體積越大，但是不符合研究浮力的大小的目的。根據(jù)將浮于水面的 盆子慢慢向下按，用力越大，盆子浸入水中的部分越多，不能得出液體密度越大，物體所受浮力越 大，不能得出物體的體積越大，所受浮力越大。將浮于水面的盆子慢慢向下按，用力越大，盆子浸 入水中的部分越多，說明物體排開水越多。而用力大，說明所受浮力越大。選項(xiàng) D 正確。 3 設(shè)想從某一天起，地球的引力減

3、小一半，那么對(duì)于漂浮在水面上的船來說，下列說法中正確的 是 A. 船受到的重力將減小，船的吃水深度仍不變 B. 船受到的重力將減小，船的吃水深度也減小 C. 船受到的重力將不變，船的吃水深度也不變 D. 船受到的重力將不變，船的吃水深度將減小 答案：A 解析：對(duì)于漂浮在水面上的船來說，所受浮力等于船的重力；若地球的引力減小一半, 其 g 值減小一半，船受到的重力將減小，船的吃水深度仍不變，選項(xiàng) A 正確。 4. 如圖所示，將底面半徑為 2R 的圓柱形薄壁容器放在水平桌面上, 半徑為 R 的實(shí)心圓柱體木塊豎直放在容器中，然后向容器內(nèi)注水，則 A. 注水前，木塊對(duì)容器底的壓力為 4n R2 p g

4、h B. 注水前，木塊對(duì)容器底的壓強(qiáng)為 2p gh C. 若使木塊豎直漂浮，向容器中注入水的質(zhì)量至少為 n R2p h D. 若使木塊豎直漂浮，向容器中注入水的質(zhì)量至少為 3n F2p h 答案：D 解析：根據(jù)柱體壓強(qiáng)公式，注水前，木塊對(duì)容器底的壓強(qiáng)為 AB 錯(cuò)誤；若使木塊豎直漂浮，由阿基米德定律，木塊排開水的重力等于 容器底面是實(shí)心圓柱體木塊底面面積的 4 倍，所以，向容器中注入水的質(zhì)量至少為 3 n Rfp h,選項(xiàng) D 正確 C 錯(cuò)誤。 5. 甲、乙兩個(gè)圓柱形容器盛有相同深度的液體，放置于水平桌面上，如圖 7 所示。甲、乙兩容器 的底面積分別為 S和圧,且 2S=3S2o甲容器中液體的密

5、度為 p i, 液體對(duì)容器底產(chǎn)生的壓強(qiáng)為 pi。乙容器中液體的密度為 p 2,液 體對(duì)容器底產(chǎn)生的壓強(qiáng)為 P2,且P2=2pio將 A 球浸在甲容器的液 r 二 二一= 體中，B 球浸在乙容器的液體中， 兩容器中均無液體溢出。 液體 - - 靜止后，甲、乙兩容器底受到液體的壓力相等， A、B 兩球所受 甲 圖7 乙 浮力分別為Fi和F2。則下列判斷正確的是 A Fi F2 , p i V p 2 B. Fi = F2 , p i V p 2 C. FiV F2 , p i p 2 D FiV F2 , p iV p 2 答案：A 解析：由液體壓強(qiáng)公式 p= p gh, p2=2pi,可得p 2

6、=2 p i, p iV p 2。此時(shí)甲、乙兩容器底受 到液體的壓力分別為 Fi= pi Si, F2= p2 S2,甲、乙兩容器底受到液體的壓力之比為 3 : 4o A 球浸在 甲容器的液體中，B 球浸在乙容器的液體中，液體靜止后，甲、乙兩容器底受到液體的壓力相等， 把高為 ho密度為p （ p 冃，選項(xiàng) A 正確。 6. 如圖所示是我國自主研制的 蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器，它可達(dá)到的最大下潛深度為 7km ,具有無動(dòng)力 下潛上浮先進(jìn)技術(shù)，具有近底自動(dòng)骯行和懸停定位等多項(xiàng)先進(jìn)功能. 其中 深海潛水器無動(dòng)力下潛上 浮技術(shù)”主要是在潛水器兩側(cè)配備 4 塊壓載鐵，重量可以根據(jù)不同深度與要求調(diào)整. 1 標(biāo)

7、準(zhǔn)大氣壓近 似取p=1.0 x xi05Pa,海水密度近似取 p=1.0 xi03kg/m3, g 取 10N/kg，下列說法正確的是（ ） A .水下 7km 處的壓強(qiáng)相當(dāng)于 70 個(gè)大氣壓 B若潛水器最快下潛的速度是 42m/min，則到達(dá) 7km 海底需要 4h. C.潛水器在水面下處于懸停時(shí)，它在豎直方向上受到的重力與浮力是一對(duì) 平衡力. D 深海潛水器和一般潛艇都是采用拋棄壓載鐵的辦法實(shí)現(xiàn)上浮 答案：C 解析：水下 7km 處的壓強(qiáng)是 p= p 液 gh=1.0 xi03kg/m3xi0N/kg X7000m=7 xi07Pa, 1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 Po=1.O 105Pa,相當(dāng)于 7

8、* 甕甕=700 個(gè)，選項(xiàng) A 說法錯(cuò)誤； l.OX 105Pa 潛水器最快下潛的速度是 42m/min ,則到達(dá) 7km 海底需要 t=s/v= 7000m = 500 min=2.8h ,選項(xiàng) B 42m/ min 3 錯(cuò)誤； 潛水器在水面下處于懸停時(shí)，它在豎直方向上受到的重力與浮力大小相等、方向相反、作用在同一 直線上，是一對(duì)平衡力，選項(xiàng) C 說法正確；深海潛水器采用拋棄壓載鐵的辦法實(shí)現(xiàn)上浮，而潛艇使 用壓縮空氣把空氣艙中的海水逼出去達(dá)到上浮的目的，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤。 7. （2011 上海初中物理知識(shí)競賽題）如圖所示，密度均勻的長方體木塊漂浮在水面上。若將木塊 虛線以下的部分截去，則（

9、） A. 木塊和水面均下降，且下降的高度相同 B. 木塊和水面均下降，且木塊下降的高度更大 C. 木塊和水面均下降，且水面下降的高度更大 D. 木塊下降，水面上升，且變化的高度不相同 7.答案：B 解析：若將木塊虛線以下的部分截去，根據(jù)阿基米德原理，木塊和水面均下降，且木塊下降的高度 更大，選項(xiàng) B正確。 8（2009 上海初中物理知識(shí)競賽復(fù)賽題 ）.如圖所示容器內(nèi)放有一長方體木塊 M,上面壓有一鐵塊 m, 木塊浮出水面的高 度為 h1 （圖 a）;用細(xì)繩將該鐵 塊系在木塊的下面，術(shù)塊浮出水面的高度為 h2（圖 b）;將細(xì)繩剪斷后（圖 c），則木塊浮出水面的高度 h3 為：（） (A) h i

10、 + p 鐵(h 2- h i)/ p 水 (B) h 2 + p 鐵(h 2- h i)/ p 水 (c) h i + p 木(h 2- h i)/ p 水 (D) h 2 + p 鐵(h 2- h 1)/ p 木 .答案：A 解析：設(shè)木塊底面積為 S,高 h，由題述可知鐵塊體積為(h 2- hi)S。由圖 a,利用平衡條件可得 p水 gS(h-h i)=(m+M)g, 由圖 c,利用平衡條件可得 p水gS(h-h 3)= Mg, m=p 鐵(h 2- h i)S , 聯(lián)立解h3= h 1 + p 鐵(h 2- h 1)/ p 水，選項(xiàng) A 正確。 9 如圖所示，將一個(gè)由某種材料制成的空心球

11、放入甲液體中時(shí)，小球漂?。划?dāng)把它放入乙液體中 時(shí)，小球懸浮。則下列判斷正確的是 A. 球在甲、乙兩種液體中受到的得浮力不相等 B. 甲液體的密度大于乙液體的密度 C. 該材料的密度一定等于乙液體的密度 D. 該材料的密度一定小于甲液體的密度 答案：B 無論漂浮還是懸浮，小球所受浮力都等于重力，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；球放入甲液體中時(shí)，小球漂 浮，說明甲液體密度大于球平均密度；球放入乙液體中時(shí)，小球懸浮，說明乙液體密度等于球平均 密度，所以甲液體的密度大于乙液體的密度，選項(xiàng) B 正確；由于球空心，該材料的密度一定大于乙 液體的密度，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤；該材料的密度不一定小于甲液體的密度，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤。 1

12、0.選擇優(yōu)良種子，是農(nóng)業(yè)豐收的基本保證，鹽水選種是我國農(nóng)民常采用的選種方法：將待選的種 子放入濃度適當(dāng)?shù)柠}水中后， 良種沉入水底，次種則漂浮于水面，很快就能完成 選種工作，如圖 5 所示。但鹽水濃度的把握是關(guān)鍵，如果鹽水的濃度太低，則可 能 A. 所有種子都漂浮在水面 B. 所有種子都不受浮力 C. 只有少量次種漂浮 D. 良種漂浮，而次種下沉 答案：C 解析：如果鹽水的濃度太低，則鹽水密度比較小，只有少量次種漂浮，選項(xiàng)C 正確。 填空題 1 小明利用小試管、螺母和細(xì)線制成一個(gè)“土密度計(jì)”，用圖所示的方法測 量液體的密度?！巴撩芏扔?jì)”在酒精( p 酒精= 0.8 x 103kg/m3)中靜止時(shí)

13、露出 液面的高度為 2cm “土密度計(jì)”在水(p水=1.0 x 103kg/m3)中靜止時(shí)露出 液面的高度為 3cm?！?土密度計(jì)”在硫酸銅溶液中靜止時(shí)露出液面的高度為 3.8cm。則此硫酸銅溶液的密度為 _ kg/m 。 答案：1.25 x 103kg/m3解析：設(shè)“土密度計(jì)”等效圓柱體總長度為 L,橫截面積 S,重力 G “土密 度計(jì)”在酒精中靜止時(shí)， p酒精g(L-h 1)=G，“土密度計(jì)”在水中靜止時(shí)， p水g(L-h 2)=G，“土 密度計(jì)”在硫酸銅溶液中靜止時(shí)， pg(L-h 3)=G，聯(lián)立解得p =1.25 x 103kg/m3。 3 3 2 .甲、乙兩溢水杯放在實(shí)驗(yàn)桌上，分別盛

14、滿水和酒精，酒精的密度為 0.8 x 10 kg/m。將密度為 0.9 x 103kg/m3的小球 M 輕輕放入甲溢水杯的水中， 小球 M 靜止時(shí)從甲溢水杯中溢出 9g 的水，則 小球體積為 _ ;將小球 M 輕輕放入乙溢水杯的酒精中，小球 M 靜止時(shí)從乙溢水杯中溢出 g 的酒精。 答案：10cm3 8 解析：輕輕放入甲溢水杯的水中，小球漂浮，所受浮力等于 m根據(jù)從甲溢水杯中 溢出 9g 的水可知，小球質(zhì)量為 m=9g,體積 V=m/p球=10 cm。將小球 M 輕輕放入乙溢水杯的酒 精中，小球 M 下沉，從乙溢水杯中溢出酒精體積為 V=10 cm3,質(zhì)量為 m =卩酒V= 0.8 x 103

15、kg/m3 3 x10cm =8g 。 3. 鉆井平臺(tái)被稱為流動(dòng)的島嶼，我國自行設(shè)計(jì)的第六代深水半潛式鉆井平臺(tái)“海洋石油 981 ”號(hào)于 2012 年 5 月 9 日正式在南海開鉆，一方面宣誓我國領(lǐng)海主權(quán)的存在，另一方面可以獲得大量的 海底石油資源.“海洋石油 981 ”號(hào)的最大作業(yè)水深 3000m,當(dāng)工作設(shè)備到達(dá)最大水深處作業(yè)時(shí)， 受到海水的壓強(qiáng)為 Pa ;平臺(tái)自身的質(zhì)量 3 萬噸，上有工作人員 200 人，從船底 到井架頂高 147m 如不考慮工作人員的重力，則平臺(tái)受到的浮力為 N ，排開海水的體積 為 _ 3.(假定海水的密度保持為 1.0 x 103kg/m3, g取 10N/kg)

16、7 8 4 答案：3x 10 3x 10 3x 10 解析：當(dāng)工作設(shè)備到達(dá)水深 3000m 處時(shí)，由液體壓強(qiáng)公式可知，受到海水的壓強(qiáng)為 p= p 3 3 7 gh=1.0 x 10 kg/m x 10N/kg x 3000m =3x 10 Pa ;平臺(tái)受到的浮力等于平臺(tái)自身的重力，為 F浮 =mg=3X 107kg x 10N/kg=3x 108N;由 F 浮=p gV 解得排開海水的體積為 V=3x 104 m3.。 三.實(shí)驗(yàn)探究題 1. (2009 上海初中物理知識(shí)競賽復(fù)賽題 ).在一個(gè) 底面積為 200 厘米 2、 高度為 20 厘米的圓柱形薄 壁玻璃容器底部，放入一個(gè)邊長為 10 厘米

17、的實(shí)心 正方體物塊，然后逐漸向容器中倒入某種液體。 右圖反映了物塊對(duì)容器底部壓力的大小 F 與容器 中倒入液體的深度 h ( 06 厘米)之間的關(guān)系。 由此可知這種液體的密度大小為 _ 千 克/米3，當(dāng)?shù)谷胍后w的深度 h為 12 厘米時(shí)，物塊 對(duì)容器的底部壓力的大小 F 大小為 _ 牛。 1. 答案：1.25 X 103 7.5 解析：設(shè)容器底部對(duì)物塊的支持力為 F,由平衡條件可得 F+p gSh=mg由牛頓第三定律，物塊 對(duì)容器底部壓力的大小 F=F，聯(lián)立解得 F=mgp gSh=由此可知，圖中圖線斜率等于 -p gS。而圖 . . 3 3 中圖線斜率為-1.25N/cm=-125N/m，所

18、以這種液體的密度大小為 p =1.25 X 10 kg/m。當(dāng)?shù)谷胍后w的 深度 h為 12 厘米時(shí)，由F=mg-p gSh可計(jì)算得到物塊對(duì)容器的底部壓力的大小 F=7.5N。 2.小寧為了研究浸入水中的物體所受浮力的變化規(guī)律，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，他將彈簧測力計(jì) 上端固定，下端掛一粗細(xì)均勻的圓柱體金屬塊 A 其長度為 L。開始時(shí)，他將金屬塊 A 完全浸沒在 水中，容器的底部裝有一由閥門 B 控制的出水口。實(shí)驗(yàn)時(shí)，他打開閥門 B 緩慢放水，放到彈簧測力 計(jì)的讀數(shù)不再變化為止，立即關(guān)閉閥門 B。在此過程中金屬塊始終不與容器底部接觸，讀出彈簧測 力計(jì)示數(shù)的最小值和最大值分別為 F1和 F2,已知水的

19、密度為p水. 則金屬塊 A 受到的最大浮力為 _ 金屬塊 A 的密度為 _ 彈簧測 力計(jì)的示數(shù)從最小值變化到最大值的過程中其示數(shù) F 隨圓柱體金屬塊 A 的下端 侵入水中的深度x的變化規(guī)律為. _ 答案：F2-F1 p 水 F2/(F 2-F1) F=F 2-(F 2-F1)x/L (0 x L ) 解析：當(dāng)金屬塊沒有接觸水面時(shí)， 彈簧測力計(jì)的示數(shù)最大， 金屬塊完全浸入水中， 浮力最大，彈簧測力計(jì)的示數(shù)最小，所以最大浮力為 Fn= F2-F1。由 Fn= p水gV 和 F2= p gV 可得金屬塊的密度是 p =卩水F2/(F 2-F1)。設(shè)金屬塊截面積為 S,金屬塊 A 的下端侵入水中的 深

20、度為x時(shí)，排開水的體積為 Sx,所受浮力為 F浮=卩水gSx,而 S=V/L,彈簧測力計(jì)的示數(shù) F=F2-F浮, 聯(lián)立解得 弋汁 F=H-(F 2-FJx/L , ( 0 x L )。3小明選用了如圖中的質(zhì)量約 600g 的金屬皇冠模型，若能測出模型所受重力 G 模型、模型浸沒在 記錄的數(shù)據(jù) a. 選擇的器材(填代號(hào))： b. 實(shí)驗(yàn)步驟及需要記錄的數(shù)據(jù)： 解：(1)證明： 對(duì)于物體而已，其重力可以表示為 G 模型=p模型 gV 模型 同時(shí)，當(dāng)模型完全浸沒在水里時(shí)，其受到的浮力可以表示為： F 浮=p水 gV 排 又由于完全浸沒于水中，所以 V 模型=V 排 G P 由式可得(式除以式，約掉 g

21、 和 V)： Y模型 模型 命題得證。 F浮 水 (2) a.選用的器材：B、F b.實(shí)驗(yàn)步驟： 先用彈簧測力計(jì)測出模型的重力，記為F1。 將水槽中倒入適量的水，將模型懸掛在彈簧測力計(jì)上，再將模型完全浸沒在水中，穩(wěn)定后記錄 水中所受的浮力 F浮，且知水的密度p水，就可以根據(jù) (1)證明式子 (2)現(xiàn)有足量的水和圖 28 中的各種可選的器材，要利用 2模型 模型測出模型的密度，根據(jù)實(shí) F 浮 ;水 驗(yàn)要求從器材 A、B C、D、 E、F 中選擇實(shí)驗(yàn)所必須的器材，并寫出測模型密度的實(shí)驗(yàn)步驟及所需 C.溢水杯 閹 D.燒杯 下此時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù) F2 。 模型的密度可以表示為： P模型= F1 F

22、2 四、計(jì)算題 1. （12 分）容器水平底面上有一個(gè)大小為 ax b 的長方形洞。用 半徑為 a，長度為 b 的圓柱體蓋住此洞（如圖所示為其側(cè)視圖）?，F(xiàn) 往容器里慢慢注入密度為 p的液體，試分析說明圓柱體的質(zhì)量 M 應(yīng) 該多大，才能使它在任何液位下不會(huì)浮起。 解析：液體淹沒圓柱體時(shí)，圓柱體所受浮力最大。最大浮力 F=p g n a2b- 】a2b( n /3-cos30 ) - p g - a(1+cos30 )ab=p ga2b(5 n/6-1- . 3/4). 2 要使它在任何液位下不會(huì)浮起， F=Mg 解得 M=p a2b(5 n /6-1- 、一3/4). 2, （隴川競賽題）兒童練

23、習(xí)游泳時(shí)穿的一種“救生衣”實(shí)質(zhì)是將泡沫塑料包在背心上，使用時(shí), 穿上這種“救生衣”泡沫塑料位于人的胸部，為了確保兒童的安全，必須使人的頭部露出水面, 兒童體重約 300 牛，人的密度約為 1.06X 103千克/米3,人的頭部約占人體總體積的十分之一, 泡沫塑料的密度約為 10 千克/米3,求: （1） 此兒童的體積大約是多少？ （ 3 分） （2） 此兒童僅頭部露出水面時(shí)受到多大的浮力？（ 3 分） （3） 此兒童使用的“救生衣”的最小體積為多大才能保證兒童的安全？ （ 4 分） 解：（1）此兒童的質(zhì)量約為 m=G/g=30.6kg , 3 3 體積大約是 V=m/p =28.9 x 10-

24、 m. 3 3 （2）此兒童頭部體積 V =V/10=2.89 x 10- m., 浸入水中體積為 V1=V-V =26. x 10-3庖 僅頭部露出水面時(shí)，受到的浮力 3 3 -3 3 F 浮=p 水g V1=1. 0 x 10 kg/m x 9.8N/kg x 26x 10 m.=260N. （3）設(shè)救生衣的體積為 V,有關(guān)系式 F浮=G F 浮 + p 水 gV=G + p 塑 gV 解得 V=（G 人-F ?。?（p 水-p 塑）g =（300N-260N） - （1.0 x 103-10）kg/m 3x 9.8N/kg 4X 10-3卅。 3. （ 10 分）（2007 青島競賽題）

25、物理興趣小組的一位同學(xué)做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：這位同學(xué)把一塊長方體 木塊浮在水面上， 然后在木塊上面放砝碼， 當(dāng)砝碼的總質(zhì)量為 345g 時(shí)，木 塊恰好浸沒在水中（如圖 8 甲）。這位同學(xué)想用細(xì)線把砝碼系在木塊下面， 也使木塊恰好浸沒在水中（如圖 8 乙），這位同學(xué)試了幾次都不成功。你 能否幫助這位同學(xué)算出該用多少克砝碼？（砝碼的密度是 7.9g/cm 3） 解答：由甲圖可得： G木+G =F浮 設(shè)需要增加砝碼 G砝，由乙圖可得：G木+G砝+G 3 05 圓柱體所受浮力大?。篎2=2X 6N_4N=8N.。圓柱體所受浮力大F1=2X 6N 10N=2N= 圓柱體B排水體積: 浮力秤再次漂浮時(shí)，增大的浮力

26、等于增大的重力: F浮=G 圓柱體 AB排水體積： V = F2 = 號(hào) m=8x 10-4m. 杯 g 1 10 10 圓柱體A排水體積： VA排=V- VB=8X 10-4朋-40 X 12X 10-6m.=3.2 X 10-4ni. 圓柱體A浸入水中深度：hA=VA排=3.2 104 m=8x 10-2m.o S2 40漢10鼻 由 hi= LA + H2 + h 2- h A 解得壓力傳感開關(guān)與圓柱體 A間細(xì)線長度：LA=6X 10-2m, 由 hi= LA + H1+ L B + 2h2- h B 解得圓柱體 A與圓柱體 B 間細(xì)線長度：LB=1.7 X 10-1m= 【點(diǎn)評(píng)】此題重點(diǎn)考查浮力、物體平衡