初中物理竞赛讲义之压强与浮力.pdf

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1、物理竞赛辅导（压强和浮力专题）一、一种厕所便桶水箱结构如图（图中略去了向水箱中注水的装置）。出水口上的橡胶盖是空心的，放水时它漂浮在水面上，水从出水口流出，如图(a)。随着水的流出，水面降低，直到橡胶盖盖住出水口，放水过程结束。注水过程中和注满水后，橡胶盖都盖住出水口，如图(b)。1请你判断，图(a)中空心橡胶盖所受的重力与它所受的浮力大小有什么关系。2请你说明，图(b)中为什么橡胶盖能紧紧地盖在出水口而不浮起。3这种装置的一个重要缺点是，每次冲便桶都要用掉一箱水。为节约用水，请你对橡胶盖做些改造，使得按下手柄时橡胶盖抬起放水，放开手柄后橡胶盖能立即盖上出水口，停止放水。二、测定血液的密度不用

2、比重计（图为这样做需要的血液量太大），而采用巧妙的办法：先在几个玻璃管内分别装入浓度不同的、呈淡蓝色的硫酸铜溶液，然后分别在每个管中滴进一滴血液。分析人员只要看到哪一个管中血滴悬在中间，就能判断血液的密度。其根据是 A帕斯卡定律。B液体内同一深度各方向压强相等。C物体的浮沉条件。D血滴上部所受硫酸铜溶液的压强等于下部所受硫酸铜溶液的压强三、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

3、克/米3，氦气的密度是 0.18千克/米3）四、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_。五、氢气球上升的过程中将出现的现象是：、上升到最大高度后由于受到的浮力等于重力，会长期悬浮在空中；、由于受到的浮力大于重列车长，气球一直上升；、因为高空温度很低，球内气体遇冷收缩，气球体积越来越小；、因为上程式过程中球内压强大于球外压强，气球不断膨胀，到一定高度后气球破裂六、图 7 所示，水中有甲、乙两支密度计，水面与甲

4、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)(

5、3)(5)(6)D(2)(3)(4)(7)七、某工厂设计了一个蓄水池（如图5 所示），水源 A罐的夜面高度 h1保持不变。罐底有一个小出水口，面积为S1。孔下通过一个截面积为S2活塞与杠杆BC相连。杠杆可绕B 端上下转动，另一端有一个中空的圆柱形浮子，横截面积为 S3，BO是杠杆总长的31。原设计打算当杠杆水平时，浮子浸入水深为h2，活塞恰好能赌住出水口，但在使用时发现，活塞离出水口尚有极小一段距离时，浮子便不再上浮，此时浮子没入水深为h3。为了使活塞自动堵住出水口，只得将浮子的重量减去 G。试求浮子应减去重量G的大小。（活塞及连杆的重量不计，杠杆所受浮力不记。）八、汽车更换轮胎时需要把车轴抬

6、起来，这时可以使用“油压千斤顶”。下图是油压千斤顶的原理图。向下按动手柄，圆柱形小活塞把小油缸中的机油压向大油缸。大油缸中的油量增多，把圆柱形大活塞向上推，带着上面的重物上升。实验表明，加在密闭的液体上的压强，能够按照原来的大小向各个方向传递（这个规律叫做 帕斯卡定律）。现在有一个油压千斤顶，有关尺寸如图所示。如果希望在手柄上用20 牛顿的力向下压时就能在大活塞上举起1 吨的重物，大活塞的直径至少是多少？九、常用浮筒打捞海底沉船。充满海水的浮筒靠自重下沉，向浮筒内充气，将筒内海水排出，浮筒即产生上举力。浮筒为用钢制成的空心圆柱体，若底面外半径r=5米，外高 L=12米，其质量为2105千克，当

7、浮筒沉入 60米深处时，充气的压强至少应为多少个标准大气压时才能把筒内的气体排出？它能产生多大的上举力？（略去充入气体的质量。海水的密度=1.03103千克米3）十、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.06103千克米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_。十一、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火箭参考答案：一、1相等2图(b)中橡胶盖受到注水从

8、上向下的压力却几乎不受水从下向上的压力，所以橡胶盖不受浮力，不会浮起。3在橡胶盖上打孔，填入砂粒或在橡胶盖上加重物使它们所受的总重力大于它们完全浸没水中时所受的浮力。评分标准全题 6 分。第 1 小题 1 分。第 2 小题只要答出橡胶盖不受浮力或橡胶盖的下面不受水的的压力即给2 分。第 3 小题 3 分，答出可行的方法即给 2 分，点明须使重力大于浮力再给1 分。除橡胶盖外改动水箱其它部分的，不给分。二、C 三、259875 四、左平衡五、D六、B 七、设浮子原重为G，杠杆长为l。浮子减重G后，由倾斜变文水平。上升高度为h3-h2,(1分)活塞上升 h=323hh。(2分)活塞减重前，杠杆平衡

9、时（S3 h3水g-G）l=31水gS2(h1+h)(1)(3分)浮子减重后S3h2水g-(G-G)l=31水gS1h1 (2)(3分)解上面的联立方程，可得 G=31水gS1h1+3S3(h3-h2)-S2(h1+323hh)(3分)八、l1=0.6 米，l2=0.06米，F0=20牛小活塞受的力F1=(1)小活塞对液体的压强(2)液体对大活塞的压强与大活塞对液体的压强相等，即(3)其中F2=mg(4)根据帕斯卡定律p2=p1(5)把(1)、(2)、(3)、(4)式代入(5)式，解出(6)考虑到(7)进一步解出(8)把数值代入，得d2=7.0厘米 (9)评分标准：本题 10 分。(5)式 2 分，其余各式每式1 分。九、P=7标准大气压；上举力 FC=7.55106牛十、4.6710-2米3 十一、A