資源簡介

本人聲明：本資源屬本人原創作品，授予21世紀教育網獨家發行。
初中應用物理知識競賽題分類解析
專題十
浮力
一、選擇題
1、(2015全國初中應用物理知識競賽)氫氣具有可燃性，因此早期使用氫氣填充的氣球和飛艇很容易燃燒起火。后來使用不會燃燒的氦氣替代氫氣來填充氣球和飛艇。相同條件下氦氣的密度約為氫氣密度的兩倍。若忽略球皮和吊索的重力，則相同體積的氦氣球與氫氣球相比（ ）
A．氦氣球的有效載重量約為氫氣球的一半
B．氦氣球有的效載重量約為氫氣球的2倍
C．氦氣球有效載重量比氫氣球小很多
D．氦氣球的有效載重量與氫氣球差不多
【參考答案】D
【名師解析】氣球的有效載重量等于氣球所受的空氣浮力。雖然氦氣的密度約為氫氣密度的兩倍，但是氦氣的密度任然很小，氣球內氦氣的重力也非常小，所以相同體積的氦氣球與氫氣球相比，氦氣球的有效載重量與氫氣球差不多，選項D正確。
2．（2015上海初中應用物理知識競賽預賽題）金屬箔是由密度大于水的材料制成的。取一片金屬箔做成容器，放在盛有水的燒杯中，發現它漂浮在水面上，然后再將此金屬箔揉成團放入水中，金屬箔沉入水底。比較前后
兩種情況，下列說法正確的是( )
(A)金屬箔漂浮時受到的重力比它沉底時受到的重力小
(B)金屬箔漂浮時受到的浮力比它沉底時受到的浮力大
(C)金屬箔沉底時受到的浮力等于它的重力
(D)金屬箔沉底時排開水的體積與它漂浮時排開水的體積相等
【參考答案】B
【名師解析】金屬箔漂浮時受到的重力與它沉底時受到的重力相等，選項A錯誤。根據浮力是物體排開水的重力可知，金屬箔漂浮時受到的浮力比它沉底時受到的浮力大，選項B正確。金屬箔漂浮時受到的浮力等于它的重力；金屬箔沉底時受到的浮力小于它的重力，選項C錯誤。金屬箔沉底時排開水的體積小于它漂浮時排開水的體積，選項D錯誤。
3．（2015上海初中應用物理知識競賽預賽題）如圖所示，浸入某液體中的物體恰好懸浮。物體的上、下表面積分別為S1和S2，并且S1＜S2，此時物體下表面與上表面受到液體的壓力差為△F?，F用手將物體緩慢下壓一段距離，松手后( )2-1-c-n-j-y
(A)物體保持懸浮，因為△F不變
(B)物體保持懸浮，但△F變大
(C)物體將上浮，因為從變大
(D)物體將下沉，因為AF變小
【參考答案】B
【名師解析】根據懸浮的物體，重力等于浮力，可以停留在液體中任何位置，所以松手后物體保持懸浮。原來壓力差△F=ρg（h下S下-h上S上），用手將物體緩慢下壓一段距離△h，壓力差△F’=ρg[（h下+△h）S下-（h上+△h）S上]= ρg（h下S下-h上S上）+ ρg△h（S下- S上）= △F+ ρg△h（S下- S上），即△F變大，選項B正確。www-2-1-cnjy-com
4．（2015上海初中應用物理知識競賽預賽題）用一個測量儀器測量某物理量時得到的數據跟物理量的真實值之間滿足一定的數學關系。表格中列出了五組數據，每組數據分別記錄了測量儀器的示數Q和對應的待測物理量的真實值P：【出處：21教育名師】
物理量真實值P
0.00
1.00
2.00
4.00
6.00
儀器示數Q
0.00
0.50
2.00
8.0
18.00
由上表可以推斷，若用這個測量儀器去測量該物理量的P=5.00時，儀器的示數是
( )
(A)10.0 (B)12.5 (C)13.0 (D)16.5
【參考答案】B
【名師解析】根據表格中數據，P、Q之間的關系可表示為Q=P2，若用這個測量儀器去測量該物理量的P=5.00時，儀器的示數是Q=P2=×52=12.5，選項B正確。
5．（2015上海初中應用物理知識競賽預賽題）如圖所示，長為L、密度為ρ的均勻細棒下端系一根細線，細線的另一端被拴在杯底A點處，細棒豎直浸沒在杯中的液體內，液體密度為ρ0(ρ0＝4ρ)。現打開杯底閥門k，使液體緩慢流出。當細棒露出液面一定長度時，細棒有可能傾斜，該長度的最小值為( )【出處：21教育名師】
(A) (B) (C) (D)
【參考答案】D
【名師解析】浮力作用在浸沒在杯中的液體內的細棒部分，而細棒重心在細棒中間，當細棒露出液面L/2時，細棒重心恰好處于液面，而浮力作用點在液面下，細棒有可能傾斜。所以選項D正確。
6．（2015上海初中應用物理知識競賽預賽題）重5牛的水對漂浮于其中的物體所產生的浮力( )
(A)可以小于l牛 (B)不可能等于5牛
(C)可以大于l0牛 (D)不可能大于10牛。
【參考答案】AC
【名師解析】根據浮力等于排開水是重力，重5牛的水對漂浮于其中的物體所產生的浮力可以小于l牛，可以等于任何數，即也可以大于l0牛，選項AC正確。
7. （2014上海初中應用物理知識競賽預賽題）把重為0.5N的物體放入盛有水的燒杯中，溢出水的重力為0.3N,則物體受到的浮力（ ）
A．可能為0.4N B．可能為0.2N C．一定為0.5N D．一定為0.3N
【參照答案】．
【名師解析】：由于題述沒有說明燒杯中水是否滿，所以溢出水的重力一定大于等于0.3N，選項A正確。
8. (2014上海初中應用物理知識競賽).某潛水艇在海面下隱蔽跟蹤某個目標，現根據戰時需要上浮或下潛（但始終未露出海面）。在下潛過程中潛水艇所受的重力為G1、浮力為F1；上浮過程中所受的重力為G2、浮力為F2。則（）
A．F1G2 C．F1>G1,F2G2
【參照答案】．B、D
【名師解析】上浮過程浮力大于重力，下潛過程浮力小于重力，所以選項D正確。潛水艇是通過改變重力實現上浮和下潛的，選項B正確。
9. （2013全國初中應用物理知識競賽預賽題）下列各種現象與其涉及物理知識之間的關系中，說法錯誤的是 ( )
A.高原反應——大氣壓和海拔高度的關系
B.飛機飛行時獲得升力——流體壓強和流速的關系
C.水下潛水艇能夠上浮——液體壓強和深度的關系
D.利用高壓鍋容易將飯煮熟——沸點和氣體壓強的關系
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C說法錯誤。
10. （2013全國初中應用物理知識競賽預賽題）如圖7所示：在研究浮力的大小時，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。根據以上事實，下列猜想最符合研究目的的是21·cn·jy·com
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
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D正確。
11．設想從某一天起，地球的引力減小一半，那么對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A正確。2·1·c·n·j·y
12.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，把高為h。密度為ρ（ρ<ρ水），半徑為R的實心圓柱體木塊豎直放在容器中，然后向容器內注水，則【版權所有：21教育】
注水前，木塊對容器底的壓力為4πR2ρgh
注水前，木塊對容器底的壓強為2ρgh
若使木塊豎直漂浮，向容器中注入水的質量至少為πR2ρh
若使木塊豎直漂浮，向容器中注入水的質量至少為3πR2ρh
答案：D 解析：根據柱體壓強公式，注水前，木塊對容器底的壓強為ρgh，壓力為πR2ρgh，選項AB錯誤；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πR2ρgh，由于圓柱形薄壁容器底面是實心圓柱體木塊底面面積的4倍，所以，向容器中注入水的質量至少為3πR2ρh，選項D正確C錯誤。
114．甲、乙兩個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S1和S2，且2S1=3S2。甲容器中液體的密度為ρ1，液體對容器底產生的壓強為p1。乙容器中液體的密度為ρ2，液體對容器底產生的壓強為p2，且p2=2p1。將A球浸在甲容器的液體中，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兩球所受浮力分別為F1和F2。則下列判斷正確的是
A．F1＞F2 ，ρ1＜ρ2
B．F1 = F2 ，ρ1＜ρ2
C．F1＜F2 ，ρ1＞ρ2
D．F1＜F2 ，ρ1＜ρ2
答案：A
解析：由液體壓強公式p=ρgh，p2=2p1，可得ρ2=2ρ1，ρ1＜ρ2。此時甲、乙兩容器底受到液體的壓力分別為F1= p1 S1，F2= p2 S2，甲、乙兩容器底受到液體的壓力之比為3∶4。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，說明A球對甲液體作用力大于乙，根據力作用的相互性，A球受到的浮力較大，即F1＞F2 ，選項A正確。
14．如圖所示是我國自主研制的“蛟龍號”載人潛水器，它可達到的最大下潛深度為7km，具有無動力下潛上浮先進技術，具有近底自動骯行和懸停定位等多項先進功能．其中“深海潛水器無動力下潛上浮技術”主要是在潛水器兩側配備4塊壓載鐵，重量可以根據不同深度與要求調整．1標準大氣壓近似取ρ0=1.0x×105Pa，海水密度近似取ρ=1.0×103kg/m3，g取10N/kg，下列說法正確的是（　　）21教育網
A．水下7km處的壓強相當于70個大氣壓
B．若潛水器最快下潛的速度是42m/min，則到達7km海底需要4h．
C．潛水器在水面下處于懸停時，它在豎直方向上受到的重力與浮力是一對平衡力．
D．深海潛水器和一般潛艇都是采用拋棄壓載鐵的辦法實現上浮
答案：C
解析：水下7km處的壓強是p=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×7000m=7×107Pa，
1個標準大氣壓P0=1.0×105Pa，相當于=700個，選項A說法錯誤；
潛水器最快下潛的速度是42m/min，則到達7km海底需要t=s/v==min=2.8h，選項B錯誤；
潛水器在水面下處于懸停時，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，是一對平衡力，選項C說法正確；深海潛水器采用拋棄壓載鐵的辦法實現上浮，而潛艇使用壓縮空氣把空氣艙中的海水逼出去達到上浮的目的，選項D錯誤。
15. （2011上海初中物理知識競賽題）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（ ）
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
答案：B
解析：若將木塊虛線以下的部分截去，根據阿基米德原理，木塊和水面均下降，且木塊下降的高度更大，選項B正確。　　21*cnjy*com
16 (2009上海初中物理知識競賽復賽題).如圖所示容器內放有一長方體木塊M， 上面壓有一鐵塊m，木塊浮出水面的高 度為h1（圖a）；用細繩將該鐵塊系在木 塊的下面，術塊浮出水面的高度為h2(圖 b)；將細繩剪斷后（圖c），則木塊浮出水面的高度h3為：( )
(A) h1 +ρ鐵(h2- h1)/ρ水
(B) h2 +ρ鐵(h2- h1)/ρ水
(c) h1 +ρ木(h2- h1)/ρ水
(D) h2 +ρ鐵(h2- h1)/ρ木
.答案：A
解析：設木塊底面積為S，高h，由題述可知鐵塊體積為(h2- h1)S。由圖a，利用平衡條件可得ρ水gS(h-h1)=(m+M)g,，
由圖c，利用平衡條件可得ρ水gS(h-h3)= Mg,，
m=ρ鐵(h2- h1)S，
聯立解得：h3= h1 +ρ鐵(h2- h1)/ρ水，選項A正確。
17．如圖所示，將一個由某種材料制成的空心球放入甲液體中時，小球漂??；當把它放入乙液體中時，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
解析：無論漂浮還是懸浮，小球所受浮力都等于重力，選項A錯誤；球放入甲液體中時，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，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C錯誤；該材料的密度不一定小于甲液體的密度，選項D錯誤。
18. 選擇優良種子，是農業豐收的基本保證，鹽水選種是我國農民常采用的選種方法：將待選的種子放入濃度適當的鹽水中后，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C正確。
二．填空題
1、小明利用小試管、螺母和細線制成一個“土密度計”，用圖所示的方法測量液體的密度。“土密度計”在酒精（ρ酒精＝0.8×103kg/m3）中靜止時露出液面的高度為2cm；“土密度計”在水（ρ水＝1.0×103kg/m3）中靜止時露出液面的高度為3cm?！巴撩芏扔嫛痹诹蛩徙~溶液中靜止時露出液面的高度為3.8cm。則此硫酸銅溶液的密度為_____________ kg/m3。
答案：1.25×103kg/m3 解析：設“土密度計”等效圓柱體總長度為L，橫截面積S，重力G，“土密度計”在酒精中靜止時，ρ酒精g(L-h1)=G，“土密度計”在水中靜止時，ρ水g(L-h2)=G，“土密度計”在硫酸銅溶液中靜止時，ρg(L-h3)=G，聯立解得ρ=1.25×103kg/m3。
2．甲、乙兩溢水杯放在實驗桌上，分別盛滿水和酒精，酒精的密度為0.8×103kg/m3。將密度為0.9×103kg/m3的小球M輕輕放入甲溢水杯的水中，小球M靜止時從甲溢水杯中溢出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mg。根據從甲溢水杯中溢出9g的水可知，小球質量為m=9g，體積V=m/ρ球=10 cm3。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，質量為m’=ρ酒V= 0.8×103kg/m3×10cm3 =8g。
3.鉆井平臺被稱為流動的島嶼，我國自行設計的第六代深水半潛式鉆井平臺“海洋石油981”號于2012年5月9日正式在南海開鉆，一方面宣誓我國領海主權的存在，另一方面可以獲得大量的海底石油資源.“海洋石油981”號的最大作業水深3000m，當工作設備到達最大水深處作業時，受到海水的壓強為 Pa；平臺自身的質量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，則平臺受到的浮力為 N，排開海水的體積為 m3.（假定海水的密度保持為1.0×103kg/m3，g取10N/kg)
答案：3×107 3×108 3×104
解析：當工作設備到達水深3000m處時，由液體壓強公式可知，受到海水的壓強為p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×3000m =3×107 Pa；平臺受到的浮力等于平臺自身的重力，為F浮=mg=3×107kg×10N/kg=3×108N；由F浮=ρgV解得排開海水的體積為V=3×104 m3.。
三．實驗探究題
1.(2009上海初中物理知識競賽復賽題).在一個底面積為200厘米2、高度為20厘米的圓柱形薄壁玻璃容器底部，放入一個邊長為10厘米的實心正方體物塊，然后逐漸向容器中倒入某種液體。右圖反映了物塊對容器底部壓力的大小F與容器中倒入液體的深度h（0～6厘米）之間的關系。
由此可知這種液體的密度大小為_________千克/米3，當倒入液體的深度h為l2厘米時，物塊對容器的底部壓力的大小F大小為________牛。
1.答案：1.25×103 7.5
解析：設容器底部對物塊的支持力為F’，由平衡條件可得F’+ρgSh=mg。由牛頓第三定律，物塊對容器底部壓力的大小F=F’，聯立解得F=mg-ρgSh。由此可知，圖中圖線斜率等于-ρgS。而圖中圖線斜率為-1.25N/cm=-125N/m，所以這種液體的密度大小為ρ=1.25×103kg/m3。當倒入液體的深度h為l2厘米時，由F=mg-ρgSh可計算得到物塊對容器的底部壓力的大小F=7.5N。21·世紀*教育網
2..小寧為了研究浸入水中的物體所受浮力的變化規律，設計了如圖所示的實驗，他將彈簧測力計上端固定，下端掛一粗細均勻的圓柱體金屬塊A，其長度為L。開始時，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。實驗時，他打開閥門B緩慢放水，放到彈簧測力計的讀數不再變化為止，立即關閉閥門B。在此過程中金屬塊始終不與容器底部接觸，讀出彈簧測力計示數的最小值和最大值分別為F1和F2，已知水的密度為ρ水．
則金屬塊A受到的最大浮力為 ．金屬塊A的密度為 ．彈簧測力計的示數從最小值變化到最大值的過程中其示數F隨圓柱體金屬塊A的下端侵入水中的深度χ的變化規律為 .
答案：F2-F1 ρ水F2/(F2-F1) F=F2-(F2-F1)x/L (0≤χ≤L )
解析：當金屬塊沒有接觸水面時，彈簧測力計的示數最大，金屬塊完全浸入水中，浮力最大，彈簧測力計的示數最小，所以最大浮力為Fm= F2-F1。由Fm=ρ水gV和F2=ρgV可得金屬塊的密度是ρ=ρ水F2/(F2-F1)。設金屬塊截面積為S，金屬塊A的下端侵入水中的深度為χ時，排開水的體積為Sx，所受浮力為F浮=ρ水gSx，而S=V/L，彈簧測力計的示數F=F2-F浮，聯立解得F=F2-(F2-F1)x/L， ( 0≤χ≤L )。
3．小明選用了如圖中的質量約600g 的金屬皇冠模型，若能測出模型所受重力G 模型、模型浸沒在水中所受的浮力F浮，且知水的密度ρ水，就可以根據 , ，求出模型密度
（1）證明式子成立.
（2）現有足量的水和圖28 中的各種可選的器材，要利用測出模型的密度，根據實驗要求從器材A、B、C、D、E、F 中選擇實驗所必須的器材，并寫出測模型密度的實驗步驟及所需記錄的數據.
a. 選擇的器材（填代號）：
b. 實驗步驟及需要記錄的數據：
解：（1） 證明： 對于物體而已，其重力可以表示為 G模型= ρ模型 gV模型 ①
同時，當模型完全浸沒在水里時，其受到的浮力可以表示為：F浮= ρ水gV排 ②
又由于完全浸沒于水中，所以 V模型=V排 ③ 【來源：21·世紀·教育·網】
由①②③式可得（①式除以②式，約掉g和V）： 命題得證。
（2） a. 選用的器材： B、F b. 實驗步驟：
① 先用彈簧測力計測出模型的重力，記為F1。
② 將水槽中倒入適量的水，將模型懸掛在彈簧測力計上，再將模型完全浸沒在水中，穩定后記錄下此時彈簧測力計的讀數 F2。 www.21-cn-jy.com
③ 模型的密度可以表示為：ρ模型=
四、計算題
1.（12分）容器水平底面上有一個大小為a×b 的長方形洞。用半徑為a，長度為b的圓柱體蓋住此洞（如圖所示為其側視圖）?，F往容器里慢慢注入密度為ρ的液體，試分析說明圓柱體的質量M應該多大，才能使它在任何液位下不會浮起。
解析：液體淹沒圓柱體時，圓柱體所受浮力最大。最大浮力
F=ρg·[πa2b-a2b(π/3-cos30°)]- ρg·a(1+cos30°)ab=ρga2b(5π/6-1-/4).
要使它在任何液位下不會浮起，F=Mg，
解得M=ρa2b(5π/6-1-/4).
2，（隴川競賽題）兒童練習游泳時穿的一種“救生衣”實質是將泡沫塑料包在背心上，使用時，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1.06×103千克/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： 21*cnjy*com
（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）此兒童的質量約為m=G/g=30.6kg，
體積大約是V=m/ρ=28.9×10-3m3.
（2）此兒童頭部體積V’=V/10=2.89×10-3m3.，
浸入水中體積為V1=V-V’=26.×10-3m3.
僅頭部露出水面時，受到的浮力
F浮=ρ水g V1=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×26×10-3m3.=260N.
（3）設救生衣的體積為V，有關系式F浮=G總
F浮+ρ水gV=G人+ρ塑gV
解得V=(G人-F浮)÷(ρ水-ρ塑)g =(300N-260N)÷(1.0×103-10)kg/m3×9.8N/kg ≈4×10-3m3。21cnjy.com
3．（10分）（2007青島競賽題）物理興趣小組的一位同學做了一個實驗：這位同學把一塊長方體木塊浮在水面上，然后在木塊上面放砝碼，當砝碼的總質量為345g時，木塊恰好浸沒在水中（如圖8甲）。這位同學想用細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），這位同學試了幾次都不成功。你能否幫助這位同學算出該用多少克砝碼？（砝碼的密度是7.9g/cm3）21世紀教育網版權所有
解答：由甲圖可得：G木+G砝=F浮
設需要增加砝碼G’砝，由乙圖可得：G木+G砝+G’砝=F浮+ F’浮
二式相減得G’砝=F’浮
而F’浮=ρ水g=ρ水(m砝+m’砝)g/ρ砝
所以 m’砝g=ρ水(m砝+m’砝)g/ρ砝
解得 m’砝==g=50g，
即這位同學應該再增加50g砝碼。
4、（2007全國初中應用物理知識競賽復賽題）12分）我們已經知道，肺活量是一個人做最大吸氣后再做最大呼氣所呼出的氣體的體積，單位是毫升（ml）。肺活量是身體機能的重要指標之一，對青少年的成長及日后身體是否健康都關系重大。我們要注意增強自身的肺活量。圖2所示的是一種測定肺活量的實用方法，圖中A為倒扣在水中的開口薄壁圓筒，測量前排盡其中的空氣（即測量前筒內充滿水）。測量時，被測者吸足空氣，再通過B盡量將空氣呼出，呼出的空氣通過導管進入A內，使A浮起。測得圓筒質量為m，橫截面積為S，筒底浮出水面的高度為H，大氣壓強為p0，求：
1、此時圓筒內氣體的體積。
2、此時筒內氣體的壓強。
3、“肺活量體重指數”是人體重要的呼吸機能指數，它主要通過人體的肺活量與體重的比值來反映肺活量和體量的相關程度，用以對不同年齡、性別的個體與群體進行客觀的定量比較分析。
肺活量體重指數=肺活量/體重，單位是ml/kg
例如，我國初三年級男生肺活量體重指數標準：67以上為優秀；50-66為良好；33-49為及格；32以下為不及格。
如果體重60kg的小強用上面的肺活量儀測肺活量，測得H=18cm，已知筒A的質量為200g，橫截面積為200cm2，請計算他的肺活量體重指數是多少？
.解答
1．因為圓筒漂浮在水面上，所以有F浮=G=mg，
又據阿基米德原理F浮=ρ水gV排，
所以ρ水gV排=mg,，V排=m/ρ水，
筒內氣體的總體積V=V排+SH=m/p水+SH。
2．如題圖2，筒外水面比筒內水面高出高度為h=V排/S=m/（ρ水S）。
由分析得：筒內氣體壓強為p=p0+ρ水gh=p0+ρ水g m/（ρ水S）=p0+mg/S。
3．他的肺活量為
V=V排+SH=m/p水+SH=200g/（1g/cm3）+200cm2×18cm=3800cm3=3800ml。
肺活量體重指數=肺活量/體重=3800 ml /60 kg =63ml/kg。
5（2012年“志英杯”物理競賽）如圖所示，裝有少量細沙的長直平底玻璃管漂浮于水面．玻璃管的底面積為5×10-4m2 ，浸入水中的長度是0.1m．求：
（1）玻璃管和細沙總重多少？
（2）當向水中撤入一些食鹽并攪拌均勻后，玻璃管向上浮起0.01m，此時食鹽水的密度多大？（ρ水＝1.0×l03 kg/m3，g＝l0N/kg）【來源：21cnj*y.co*m】
解：（1）V排＝Sh＝5×10-4m2×0.1m＝5×10-5m3
G＝F?。溅阉甮V排＝1.0×103 kg/m3×l0N/kg×5×10-4m2＝0.5N
（2）撒入食鹽后
V排’＝Sh′＝5×10-4m2×（0.1－0.01）m＝4.5×10-5m3
F浮’＝G即ρ鹽水gV排’＝ G?
解得ρ鹽水＝1.1×103 kg/m3
6（2011全國初中應用物理知識競賽試題）小明的父親為了解決全家人夏季淋浴問題，想自己動手:作一個太陽淋浴器，他買來了一個圓柱形金屬桶，一個壓力傳感開關，兩個圓柱體以及細線若干。初步設計如圖13所示，其中A、B兩個圓柱體通過細繩與壓力傳感開關相連。
己知:圓柱形金屬桶的底面積Sl=0.5 m2，高h1=50 c m;壓力傳感開關的作用是當它受到豎直向下的拉力達到10 N時閉合，通過控制水泵從進水口向桶內注水，當拉力等于4N時斷開，水泵停止向桶內注水:兩個圓柱體的底面積S2=40 cm2，高h2=12 cm，每個圓柱體重G=6N。要求當水桶內儲水量達200 L時停止注水，當儲水量剩余40L時開始注水。
請你幫助小明的父親在其初步設計的基礎上，求出滿足上述要求的兩段細線的長度。(壓力傳感開關與金屬桶間的距離、細繩質量與體積、計算儲水量時圓柱體排水體積忽略不計)
【解析】圓柱形金屬桶內儲水量為40L時水深：
H1==m=8×10-2m。
圓柱體所受浮力大?。篎1=2×6N-10N=2N。
圓柱體B排水體積：VB排== m3=2×10-4m3.
圓柱體B浸入水中深度：hB==m=5×10-2m.。
圓柱形金屬桶內儲水量為200L時水深：H2==m=4×10-1m。
圓柱體所受浮力大?。篎2=2×6N-4N=8N..。
圓柱體AB排水體積：V ==m3=8×10-4m3.
圓柱體A排水體積：VA排=V- VB=8×10-4m3-40×12×10-6m3.=3.2×10-4m3.
圓柱體A浸入水中深度：hA==m=8×10-2m.。
由h1= LA + H2 + h2- hA
解得壓力傳感開關與圓柱體A間細線長度：LA=6×10-2m，
由h1= LA + H1+ LB + 2h2- hB
解得圓柱體A與圓柱體B間細線長度：LB=1.7×10-1m。
【點評】此題重點考查浮力、物體平衡條件等重點知識，能力要求較高。
7．(2009全國初中應用物理知識競賽題)科技小組的同學想利用學到的浮力知識制作一個浮力秤。他們找來一個瓶身為柱狀體的空飲料瓶，剪掉瓶底，旋緊瓶蓋，在瓶蓋系上一塊質量適當的石塊，然后將其倒置在水桶里，如圖所示。使用時，只要把被測物體投入瓶中，從水面所對的刻度就可以直接讀出被測物體的質量。21教育名師原創作品
1．在這里石塊的作用是什么?試應用所學物理知識分析其中的道理。
2．這種浮力秤的質量刻度是均勻的嗎?為什么?
3．經測量，該飲料瓶圓柱狀部分的直徑為8.0cm，當浮力秤中不放被測物體時，水面所對位置為零刻度(如圖所示)。請根據圖中標明的長度值，通過計算，在1、2、3、4各刻度線右側給浮力秤標明對應的質量值。
(π取3.1，最后結果只保留整數)
解析：
1.石塊的作用是使浮力秤能夠豎直地漂浮在水中。
石塊受到的重力遠大于空飲料瓶受到的重力，所以浮力秤的重心較低，并低于浮力的作用點，如圖答-3所示..。當浮力等于重力時，浮力秤將豎直漂浮在水中。（如果沒有石塊，整套裝置的重心將會高于浮力的作用點，在浮力和重力作用下，浮力秤容易歪倒，難以豎直漂浮在水中。）
2.質量的刻度是均勻的。
設被測物體的質量為m，飲料瓶圓柱狀部分的半徑為r，在浮力秤中放入被測物體后，瓶身浸入的深度增加值為h，則：
浮力秤再次漂浮時，增大的浮力等于增大的重力：F浮=G
即： ρ水gπ2rh=mg
可得 h= m/(ρ水π2r)
因為ρ水、π、r為定值，所以h與m成正比，該浮力秤質量的刻度是均勻的。
3. 因為h= m/(ρ水π2r)，所以m=ρ水gπ2rh。
其中ρ水=1.0×103kg/m3，r=4.0cm，h1=1cm，h2=2cm，h3=3cm，h4=4cm，
代人以上數據，可得都應1、2、3、4各刻度線的質量值應標記為50g、100g、150g、200g，如圖答-4所示。

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