历届全国初中应用物理知识竞赛试题分类汇编—浮力

历届全国初中应用物理知识竞赛试题分类汇编—浮力一、选择题（91年第一届）4．体积为0．05米的救生圈重100牛顿，体重为400牛顿的人使用这个救生圈，则()A．人或圈可以部分露出水面。B．人和圈没入水中后可以悬浮在水中。C.人和圈会沉没下去D．要做出正确判断，还需知道人的体积。答案：A（91年第一届）4.一杯浓桔子汁加入了冰块后刚好不会溢出。如果冰块完全熔解，杯中桔汁（）A.将会溢出B.液面将会下降C.仍然刚好不会溢出答案：A（93第三届）13．图7所示，水中有甲、乙两支密度计，水面与甲的最上端刻度齐，与乙的最下端刻度齐，在回答“测牛奶的密度应该用哪支密度计？”这个问题时，一位同学用到了以下7句话：(1)把密度计放入牛奶中它会漂浮在液面上：(2)密度计漂浮在任何液体的液面上时，它所排开的液体受到的重力都与它自身受到的重力相等；(3)牛奶的密度大于水的密度；(4)一定体积的牛奶受到的重力大于同体积的水重；(5)密度计排开较小体积的牛奶就可以获得足够的浮力；(6)密度计漂浮在牛奶中的位置要比在水中的位置高一些；(7)应该选用密度计甲。这些话中有的是多余的，采用下列哪种说法可以把问题讲得既精练又准确？[]A．(1)(2)(3)(4)(6)(7)B．(2)(3)(5)(6)(7)C．(2)(3)(5)(6)D．(2)(3)(4)(7)答案：B（94第四届）4．有四种飞行器：（l）直升飞机；(2)飞艇；(3)热气球；(4)滑翔机。其中利用空气浮力升空的是[]A．(1)和(4)。B．(2)和(3)。C．(1)和(3)。D．(2)和(4)。答案：B（94第四届复）4．在江河湖海游泳的人上岸时，在由深水走向浅水的过程中，如果水底布满石头，以下体验和分析合理的是：[]A．脚不痛。因人越来越轻B．脚越来越痛。因人越来越重C．脚不痛。因水底对人的支持力越来越小D．脚越来越痛。因水底对人的支持力越来越大答案：D（96第六届）12．如图3，烧杯中的冰块漂浮在水中，冰块上部高出杯口，杯中水面恰好与杯口相平。待这些冰块全部熔化后，[]A．将有水从烧杯中溢出B．不会有水从烧杯中溢出，杯中水面也不会下降。C．烧杯中水面会下降D．熔化过程中水面下降，完全熔化后有水溢出。答案：B（97第七届）4．利用空气浮力升空的飞行器是：[]A．飞艇B．直升机C．滑翔机D．火箭答案：A（99第九届复）1．水糟内有盐水，盐水上漂浮着一块冰(ρ冰=O．9×103千克/米3)．这块冰全部溶化后，水糟的液面()A．仍保持不变B．将下降C．将上升D．无法判断答案：C二、填空题（91年第一届）2．北京观象台每天四次放出气象探空气球。气球所载仪器及球皮的总质量为2．7千克，球内所充气体为氢气，已知氢气球的密度为0．09千克／米3，空气的密度为1.29千克／米3。为使这样的气球升空，球内所充氢气的体积至少应为米3。答案：2.25（91年第一届）3.用铜线绕在木筷的一端可以制成一个密度计。把这样的密度计先后放在A、B两种液体中，它的位置如图所示，密度大的是种液体。如果把这支密度计放在比A、B两种液体密度更小的C种液体中，密度计露出液面部分比在A、B两种液体中更。答案：B,少（94第四届复）2．一杯中装有冰水混合物，冰完全溶解后，杯中水面高度将______；碗中水面木板上放一石块，石块掉入水中被水淹没，水面高度将______。答案：不变；下降。（95第五届）2．儿童练习游泳时穿的一种“救生衣”实质是将泡沫塑料包缝在背心上。使用时，穿上这种“救生衣”，泡沫塑料位于人的胸部。为确保人的安全，必须使人的头部露出水面儿童的体重约为300牛，人的密度约为l.06×103千克／米3，人的头部体积约占人体总体积的十分之一，泡沫塑料的密度约为10千克／米3，则此儿童使用的“救生衣”的最小体积为______。答案：4.67×10-2米3（97第七届）8．1978年夏天，法国、意大利、西班牙等国的科学工作者曾乘坐容积为3.3万立方米的充氦气球升入高空。如果气球本身所受的重力（不包括里面的氦气）是它在低空所受浮力的1/4，气球在低空飞行时可吊起最重物体的质量是_______千克。（常温时一个大气压下空气的密度是1.29千克/米3，氦气的密度是0.18千克/米3）答案：2.6×104（97第七届复）14．如图所示，天平平衡后将天平制动，再把一实心物体A放入左盘盛满水的溢杯中（溢出的水将落在盘外的杯中），待物块在水中稳定后，再松开制动观察天平，若物块A的密度大于水的密度，则天平将会________，若物块A的密度小于水的密度，则天平将会___________。答案：失去平衡，左盘下降；保持平衡（98第八届）4．某地质勘探队将设备装在木筏上渡河，若不载货物，人和木筏共重为G，木筏露出水面的体积是木筏总体积的1/3，则此木筏的载货重至多为________。答案：G／2（99第九届）3．已知空气的密度为1.29千克/米3，人体的平均密度与水的密度相当。质量为60千克的人在空气中受到的浮力大约是___牛。答案：0.76。答案在0.757至0.774之间都给分（99第九届复）4．有一空心球，将它放入水中静止时，露出水面的部分占整个球体体积的1/3；若把球的空心部分充满水，则它可悬浮于水中的任一位置．此球空心部分的体积与整个球体体积之比是．答案：1：3三、实验题（01第十一届）3．（4分）节日里氢气球飘向高空，越来越小，逐渐看不见了。设想，气球最后可能会怎样。根据你所学的物理知识作出预言，并说明理由。答案：有两种可能。一是因为高空中的气体逐渐稀薄，压强降低，气球上升过程中，球内压强大于球外压强，气球不断膨胀，最后“爆炸”破裂。另一是因高空的空气较稀薄，气球上升过程中所受浮力逐渐减小，当浮力等于重力时，气球上升的速度最大．然后，浮力小于重力，气球开始向上做减速运动．在气球的速度为零之后，又加速下落，浮力逐渐变大，当气球通过浮力等于重力的位置后，浮力大于重力，气球开始作向下的减速运动．在气球的速度减为零之后，又开始加速上升．如此反复，气球将在浮力等于重力这一特殊位置附近上、下往复运动．（04第十四届）2．（4分）在远洋轮船的船舷上，都漆着几条“载重线”。轮船满载时，水面不能超过规定的载重线。如图5所示为一艘远洋轮船及载重线的示意图，其中标有W的是北大西洋载重线，标有S的是印度洋载重线。运用你学过的物理知识，分析一下这种标识说明了什么？答案：不同海域的海水的密度不一样，北大西洋的海水密度比印度洋的密度大（10第二十届）2．2008年8月1日，京津城际高速铁路正式开通运营，使用的是国产“和谐号”CRH3型动车组（如图7所示）。该车车厢内部设有独特的空气调节系统，夏天送冷风时，车顶中部和下部的送风量之比约为3：1；冬天送热风时，车顶中部和下部的送风量之比约为1：3.这样送出的风平和、均匀，保障车厢各处温度适宜。请定性解释采用这种送风比例设计的原因。答案：有两个要点：（1）温度低的空气密度大，冷风从车顶吹进来后，快速下沉，结合窗口送风可使整个车箱温度很快均匀降低。（2）温度高的空气密度小，热风从下部吹进来后，快速上升，结合车顶送风可使整个车箱温度很快均匀升高。四、计算题（93第三届）五、（7分）图10为一种设计中的牲畜饮水用自动装置。底盖A平时顶住水箱的出水口，一旦饮水槽水位下降，浮子受到的浮力减小，水就从小箱流入饮水槽。设计中水箱水位最高为60cm，水箱出水口直径是6cm，底盖A及竖杆B的总质量是420g，浮子D的质量是580g，体积是2dm3，横杆C的质量可以忽略。通过计算说明，这个自动装置在水箱蓄满水时不能正常工作。答案：如图13所示，作用于底盖、竖杆和浮子的力有：向上的浮力：F浮=ρVg=103×2×10－3×9.8=19.6（牛）向下的总重力：G总=(0.42+0.58)×9.8=9.8（牛）水箱的水向下的压力：F压=ρghS=103×9.8×0.6×3.14×0.032=16.6（牛）∵向下的力的总和F向下=G总+F压=26.4牛＞F浮∴底盖A将下移，装置无法正常工作。（99第九届复B）二、（10分）小明用薄玻璃管做了一个液体密度计，他先把管的下端密封，装入少许铅粒，然后竖直放入水中，在水的位置做个刻度，标为1.0。这个刻度的单位是什么？如果再设法做出其它刻度，较大的刻度是在上面还是在下面？管中为什么要放入铅粒？如果不放入铅粒，对这种物质的密度有什么要求？答案：1.0的单位是g/cm3，较大的刻度在下面。管中放入铅粒是为了使管能直立在液体中，如果不放铅粒而放别的颗粒，这种物质的密度越大越好。（02第十二届）五、（8分）小明在一根均匀木杆的一端缠绕少许铅丝，使得木杆放在液体中可以竖直漂浮，从而制成一支密度计。将它放在水中，液面到木杆下端的距离为16.5cm，再把它放到盐水中，液面到木杆下端的距离为14.5cm。如果所用铅丝的体积很小，可以忽略，小明测得的盐水密度是多少？答案：１.14×103kg/m3（02第十二届复）四、（14分）已知空气的密度为1.29kg/m3，估算人体在空气中受到的浮力。答案：游泳时，人可以用呼吸控制人在水中的浮沉，这个事实说明人体的密度与水的密度大致相同。即ρ人=ρ水人的体积V人=m/ρ人=m/ρ水人排开空气的体积：V排空=V人=m/ρ水人在空气中受到的浮力F=0．8N（04第十四届复）一、（14分）1998年某地区遭受洪涝灾害，为了抗洪抢险，急需在20h内从甲地调运65t钢材到乙地，现仅剩下一艘满载时排水量为80t的货船，船身（包括船员）质量约17t,已知甲、乙两地的水路距离为80km,船行驶的平均速度为10km/h（不计水流速度）。（1）请你设计一个完成此项任务的可行性方案；（2）通过分析、计算，找出最佳方案，（刚才密度为7.9×103kg/m3）答案：（1）设计方案：根据问题中所给条件，又在这种特定情况下，可以把部分钢材放在船体外的水中，并设法将其“贴”在船体上．为防止船体发生倾斜，船体两侧所放置钢材的质量应该相等．（2）最佳方案：设放置在船体两侧钢材的质量为m，因船与船体外钢材组合的整体浮在水面上，故F浮=G，即F船浮+F外钢浮=G船+G钢代入数据后F船浮=80×103kg×10N/kg=8×105NF外钢浮=1×103kg/m3×10N/kg×(m／7.9×103kg/m3)G船+G钢＝（65＋17）×103kg×10N/kg＝8.2×105N从以上各式求得m=15.8×103kg=15.8t在这种极特殊的情况下(正常情况下是不可取的)，只能采用把至少15．8t钢材均分放置在船外两侧的水中且紧贴船体，经t=s/v=80km÷10km/h=8h即可送到乙地。（04第十四届复）五、（16分）图3甲是使用汽车打捞水下重物的示意图，汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度v=0.2m/s向右运动。图3乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t变化的图像。设t=0时汽车开始提升重物，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，g取10N/kg。求：（1）圆柱形重物的质量；（2）圆柱形重物的密度；（3）打捞前，圆柱形重物上表面所收的水的压力。答案：(1)由公式P=W／t=Fs／t=Fv，故汽车在AB段对重物的拉力为F1=700W／0.2m／s=3500N同理，汽车在CD段对重物的拉力为F3=4000N．整个重物打捞过程应该分为三个阶段：第一阶段，将重物从水底拉至上表面刚好接触水面。这一过程，G不变，F浮不变，F1不变，且有G=F浮+F1①对应图3乙AB段第二阶段，将重物拉出水面的过程。这一过程中，G不变，F浮变小直至为0，故拉力F越来越大，对应图3乙BC段。第三阶段，重物刚好全部拉出水面，以后继续向上拉的过程。这一过程中，G不变，F3与重力G相等，G=F3②对应图3乙CD段。因为G=F3=4000N，所以m=G／g=4000N／10N/kg=400kg(2)由①②知F浮=G－F1=F3－F1=500N因为F浮=ρ水gV排=ρ水gV物所以V物=5×10-2m3ρ物=m／V物=400k