初中应用物理知识竞赛辅导讲座14-压强与浮力

初中应用物理知识竞赛辅导讲座14-压强与浮力初中应用物理知识竞赛辅导讲座14-压强与浮力初中应用物理知识竞赛辅导讲座14-压强与浮力【竞赛知识拓展】液体压强公式：p=ρgh。大气压随高度的增加而减小。在海拔3000m以内，大约每升高10m，大气压减小100Pa。密度计是用来测量液体密度的仪器，它根据漂浮时的受力平衡及阿基米德原理而制成的。液体密度较大时，密度计露出部分多，反之就少。密度计上的刻度数是上面较小下面较大，密度计上的刻度数值表示待测液体密度是水密度的倍数。2021/4/132【经典竞赛题分析】

例1（2011全国初中应用物理知识竞赛试题）小明的父亲为了解决全家人夏季淋浴问题，想自己动手:作一个太阳淋浴器，他买来了一个圆柱形金属桶，一个压力传感开关，两个圆柱体以及细线若干。初步设计如图13所示，其中A、B两个圆柱体通过细绳及压力传感开关相连。己知:圆柱形金属桶的底面积Sl=0.5m2，高h1=50cm;压力传感开关的作用是当它受到竖直向下的拉力达到10N时闭合，通过控制水泵从进水口向桶内注水，当拉力等于4N时断开，水泵停止向桶内注水:两个圆柱体的底面积S2=40cm2，高h2=12cm，每个圆柱体重G=6N。要求当水桶内储水量达200L时停止注水，当储水量剩余40L时开始注水。2021/4/133请你帮助小明的父亲在其初步设计的基础上，求出满足上述要求的两段细线的长度。(压力传感开关及金属桶间的距离、细绳质量及体积、计算储水量时圆柱体排水体积忽略不计)2021/4/1342021/4/1352021/4/1362021/4/137解答2021/4/1382021/4/139【竞赛实战训练】

1.（2011上海初中物理知识竞赛题）两块相同的海绵分别置于相同的磅秤上，取两个相同的物块分别置于海绵上，如图所示。下列关于甲、乙两图中磅秤示数F甲、F乙大小及海绵下陷浓度h甲、h乙的比较，正确的是()A．F甲=F乙，h甲>h乙B．F甲=F乙，h甲=h乙C．F甲<F乙，h甲=h乙D．F甲>F乙，h甲>h乙2021/4/13101.答案：A解析：由于是两个相同的物块甲、乙两图中磅秤示数F甲、F乙大小相等，F甲=F乙；由压强定义，在压力相同时，压强及受力面积成反比，下陷浓度h甲>h乙，选项A正确。2021/4/13112.（2011上海初中物理知识竞赛题）如图所示，密度均匀的长方体木块漂浮在水面上。若将木块虚线以下的部分截去，则（）A.木块和水面均下降，且下降的高度相同B.木块和水面均下降，且木块下降的高度更大C.木块和水面均下降，且水面下降的高度更大D.木块下降，水面上升，且变化的高度不相同2021/4/13122.答案：B

解析：若将木块虚线以下的部分截去，根据阿基米德原理，木块和水面均下降，且木块下降的高度更大，选项B正确。3.（2011上海初中物理知识竞赛题）在两端开口的弯管内用两段水柱封闭了一段空气柱，A、B、C、D四个液面的位置关系如图所示。现将左侧试管底部的阀门K打开，释放掉少量水后立刻关闭阀门，A、B、C液面相对各自原来的位置上升或下降的长度△hA、△hB和△hC之间的大小关系为（）A．△hA=△hB=△hCB．△hA>△hB>△hCC．△hA>△hB=△hCD．△hA=△hB>△hC2021/4/13133.答案：B解析：释放掉少量水后立刻关闭阀门，空气柱长度增大，压强减小，C液面上升，B液面下降，A液面下降。AB液面之间高度差减小，△hA>△hB>△hC，选项B正确。2021/4/13144.（2011上海第25界初中物理竞赛）如图所示，体积相同、密度分别为ρA、ρB的A、B两立方体正对叠放于水平桌面上，且ρA∶ρB=1∶3。A对B的压强为pA，B对桌面的压强为pB。现逐渐减小A的体积，但始终保持A的形状为立方体且密度不变。在A的体积减小的过程中，pA及pB的比值（）A．始终变大B．始终变小C．先减小后变大D．先增大后减小2021/4/13154.答案：D解析：设A立方体的边长为a，B立方体的边长为b，比值是a/b=x,A立方体的密度为ρ，则B立方体的密度为3ρ，A对B的压强为pA=ρga，B对桌面的压强为pB=3ρgb+ρga3/b2，在A的体积减小的过程中，pA及pB的比值始终变小，选项D正确。2021/4/13165.（2011上海初中物理知识竞赛题）如图所示，置于水平桌面上的一个密闭的圆锥形容器内装满了重力为G的某种液体。已知：圆锥形容器的容积公式为V=πR2h,，其中，R、h分别为容器的底面半径和高。则容器内的液体对容器侧面的压力大小为（）A．1GB．2GC．3GD．02021/4/13175.答案：B解析：容器内的液体对容器底面的压力为3G，对侧面h/2高度处压强等于底面压强的1/2，所以容器内的液体对容器侧面的压力大小一定大于1.5G，小于3G，所以正确选项为B2021/4/13186(2009上海初中物理知识竞赛复赛题).如图所示容器内放有一长方体木块M，上面压有一铁块m，木块浮出水面的高度为h1（图a）；用细绳将该铁块系在木块的下面，术块浮出水面的高度为h2(图b)；将细绳剪断后（图c），则木块浮出水面的高度h3为：()(A)h1+ρ铁(h2-h1)/ρ水(B)h2+ρ铁(h2-h1)/ρ水(c)h1+ρ木(h2-h1)/ρ水(D)h2+ρ铁(h2-h1)/ρ木2021/4/13196.答案：A解析：设木块底面积为S，高h，由题述可知铁块体积为(h2-h1)S。由图a，利用平衡条件可得ρ水gS(h-h1)=(m+M)g,，由图c，利用平衡条件可得ρ水gS(h-h3)=Mg,，m=ρ铁(h2-h1)S，联立解得：h3=h1+ρ铁(h2-h1)/ρ水，选项正确。2021/4/13207.(2009全国初中应用物理知识竞赛题)6．如图甲所示，煤气管道包括户外和户内两部分，二者之间连接着一只煤气表。工人师傅给每户安装完户内管道后，都要检查一下管道是否漏气。有一种检测装置如图乙所示，在两端开口的透明的U型管中装有水，当U型管两端压强相等时，两侧水面相平。检测时，关闭开关后，用力向用户管道口Y内吹气，然后迅速将U型管的一端Y及用户管道口Y相连接，U型管内水面出现高度差(如图丙所示)。观察U型管中水面的变化可以判断户内管道是否漏气()2021/4/1321A．若水面高度差逐渐增大，则表明不漏气B．若水面高度差逐渐减小，则表明不漏气C．若水面高度差保持不变，则表明漏气D．若水面高度差保持不变，则表明不漏气2021/4/13227.答案：D解析：用力向用户管道口Y内吹气后，管道内压强大于大气压。若水面高度差逐渐减小，则表明漏气；若水面高度差保持不变，则表明不漏气，选项D正确。2021/4/1323二．填空题1．(2009全国初中应用物理知识竞赛题)在建造高楼大厦时，其地基大多采用箱式基础。所谓箱式基础，就是把整栋大楼占地范围的地皮掏空挖深，然后填上钢筋混凝土。箱式基础的优点在于：第一，增大了大楼及地面的接触面积，从而减小了大楼对地面的_________，可有效地防止地皮大幅度的下陷；第二，降低了整栋大楼的___________，增大了大楼的稳度，提高了大楼的抗震能力。2021/4/13242.答案：压强重心2.(2009上海初中物理知识竞赛复赛题).在一个底面积为200厘米2、高度为20厘米的圆柱形薄壁玻璃容器底部，放入一个边长为10厘米的实心正方体物块，然后逐渐向容器中倒入某种液体。右图反映了物块对容器底部压力的大小F及容器中倒入液体的深度h（0～6厘米）之间的关系。由此可知这种液体的密度大小为_________千克/米3，当倒入液体的深度h为l2厘米时，物块对容器的底部压力的大小F大小为________牛2021/4/1325解析：设容器底部对物块的支持力为F’，由平衡条件可得F’+ρgSh=mg。由牛顿第三定律，物块对容器底部压力的大小F=F’，联立解得F=mg-ρgSh。由此可知，图中图线斜率等于-ρgS。而图中图线斜率为-1.25N/cm=-125N/m，所以这种液体的密度大小为ρ=1.25×103kg/m3。当倒入液体的深度h为l2厘米时，由F=mg-ρgSh可计算得到物块对容器的底部压力的大小F=7.5N2021/4/1326三．简答题1.(2010全国初中应用物理知识竞赛题)5．中新网2009年5月20日电:英国《每日邮报》19日刊登了一组照片，如图10所示。灰鹅在飞行途中突遇强风，这只艺高胆大的灰鹅做出了令人吃惊的动作——以飞行方向为轴线，横向转体180度，但最难的是——它的头部依然保持着正常飞行时的姿态！虽然这看起来有些不可思议，连世界上最优秀的体操运动员都会被其柔韧的鹅脖所折服。请你思考并回答，灰鹅这样转体的效果是什么，为什么?2021/4/13271.答案四个要点：（1）迅速降低高度；（2）这样转体可使翅膀下方空气流速大于上方空气流速；（3）根据流速大的地方压强小，流速大的地方压强大的规律；（4）灰鹅受到的向下的压力大于向上的压力，从而使灰鹅受到空气的压力合力方向向下，有助于灰鹅迅速降低高度，躲避强风，使飞行更安全。2021/4/13282..(2010全国初中应用物理知识竞赛题)小丽在厨房帮妈妈做饭时发现菜刀上有两种孔，如图9所示，她对这两种孔的作用不了解。请你给她解释圈中孔①、②的作用。2021/4/13292.答案两个要点：（1）孔①是挂刀孔，用此孔把菜刀挂在墙上（或支架上）。(2)孔②为透气孔，在切菜的时候，透气孔中的空气会在菜片和菜刀之间形成一隔层，避免大气压将菜片直接压紧在菜刀上而增大切菜阻力；同时菜片和菜刀之间的空气可使菜片脱落而不沾刀2021/4/13303．(2010全国初中应用物理知识竞赛题)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，车顶中部和车窗下部的送风量之比约为3:1；冬天送热风时，车顶中部和车窗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。2021/4/13313.答案两个要点：（1）温度低的空气密度大，冷风从车顶吹进来后，快速下沉，结合窗口送分可使整个车厢温度很快均匀降低。（2）温度高的空气密度小，热风从下部吹进来后，快速上升，结合车顶送分可使整个车厢温度很快均匀升高。2021/4/1332三、综合应用

1.(2010全国初中应用物理知识竞赛复赛题)干簧管（也叫干簧继电器）比一般机械开关结构简单、体积小、速度高、工作寿命长；而及电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强的特点，工作可靠性很高。如图1甲所示为干簧管的结构简图，其中磁簧片是一种有弹性的薄铁片，被固定于玻璃管上。2021/4/1333（1）．当将一个条形磁铁及干簧管平行放置时，如图1乙，干簧管的磁簧片触点就会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，触点就会断开。请简述其原理。（2）．某同学设想用干簧管制作水位自动报警器，图2是他设计的一部分情况，请帮助他完成其余部分的设计：①设永久磁铁所受的重力为3N，浮球的体积为200cm3，不计滑轮处的摩擦。则要想让此装置能正常工作，浮球的质量应满足什么条件（取g=10N/kg）？②他手边还有开关、红灯、绿灯和电铃各一个，导线若干，请在图中的虚线方框内画出报警电路，要求：水位到达A处时，红灯亮，电铃报警；水位到达B处时，绿灯亮，电铃报警2021/4/13342021/4/13351．解析：（1）.当将一个条形磁铁及干簧管平行放置时，干簧管的磁簧片就会被磁化，且靠近的那两个端点会被磁化成异名磁极而相互吸引，触点就会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，磁簧片的磁性消失，在弹力的作用下触点就会断开。2021/4/1336（2），①浮球浸没入水中时受到的浮力为F=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=2N。设浮球刚好浸没入水中，浮球必须上浮，则必须满足G球<F+G铁=2N+3N=5N.；设浮球刚好离开水面时，浮球必须下降，则必须满足G球>G铁=3N；[来源:学科网ZXXK]