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《浮力》竞赛训练题及解答(3)


《浮力》竞赛训练题及解答(3)
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:(

)

A、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; B、由于受到的浮力大于重列车长,气球一直上升; C、因为高空温度很低,球内气体遇冷收缩,气球体积越来越小; D、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) C.(2)(3)(5)(6)

B.(2)(3)(5)(6)(7) 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

。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 2×105 千克,当浮筒沉入 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 ρ =1.03×103 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.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______。

十一、利用空气浮力升空的飞行器是( A.飞艇 B.直升机

) D.火箭

C.滑翔机

参考答案
3. 1.相等 2.图(b)中橡胶盖受到注水从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。

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,

活塞上升 活塞减重前,杠杆平衡时

(S3 h3ρ



g-G)l=

ρ



gS2(h1+Δ h)

(1)

浮子减重后

〔S3h2ρ



g-(G-G')〕l=

ρ



gS1h1

(2)

解上面的联立方程,可得

G'=(1/3)ρ



g〔S1h1+3S3(h3-h2)-S2(h1+

)〕

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 其中 F2 = mg(4) 根据帕斯卡定律

(3)

p2 = p1 (5) 把(1)、(2)、(3)、(4)式代入(5)式,解出

(6)

考虑到 进一步解出

(7)

(8)

把数值代入,得 d2 = 7.0 厘米 (9)

九、P=7 标准大气压;上举力 F-C=7.55×106 牛

十、4.67×10-2 米 3

十一、A


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