初中應(yīng)用物理知識競賽輔導(dǎo)講座14-壓強與浮力

初中應(yīng)用物理知識競賽輔導(dǎo)講座14-壓強與浮力初中應(yīng)用物理知識競賽輔導(dǎo)講座14-壓強與浮力初中應(yīng)用物理知識競賽輔導(dǎo)講座14-壓強與浮力【競賽知識拓展】液體壓強公式：p=ρgh。大氣壓隨高度的增加而減小。在海拔3000m以內(nèi)，大約每升高10m，大氣壓減小100Pa。密度計是用來測量液體密度的儀器，它根據(jù)漂浮時的受力平衡及阿基米德原理而制成的。液體密度較大時，密度計露出部分多，反之就少。密度計上的刻度數(shù)是上面較小下面較大，密度計上的刻度數(shù)值表示待測液體密度是水密度的倍數(shù)。2021/4/132【經(jīng)典競賽題分析】

例1（2011全國初中應(yīng)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(guān)，兩個圓柱體以及細(xì)線若干。初步設(shè)計如圖13所示，其中A、B兩個圓柱體通過細(xì)繩及壓力傳感開關(guān)相連。己知:圓柱形金屬桶的底面積Sl=0.5m2，高h(yuǎn)1=50cm;壓力傳感開關(guān)的作用是當(dāng)它受到豎直向下的拉力達(dá)到10N時閉合，通過控制水泵從進(jìn)水口向桶內(nèi)注水，當(dāng)拉力等于4N時斷開，水泵停止向桶內(nèi)注水:兩個圓柱體的底面積S2=40cm2，高h(yuǎn)2=12cm，每個圓柱體重G=6N。要求當(dāng)水桶內(nèi)儲水量達(dá)200L時停止注水，當(dāng)儲水量剩余40L時開始注水。2021/4/133請你幫助小明的父親在其初步設(shè)計的基礎(chǔ)上，求出滿足上述要求的兩段細(xì)線的長度。(壓力傳感開關(guān)及金屬桶間的距離、細(xì)繩質(zhì)量及體積、計算儲水量時圓柱體排水體積忽略不計)2021/4/1342021/4/1352021/4/1362021/4/137解答2021/4/1382021/4/139【競賽實戰(zhàn)訓(xùn)練】

1.（2011上海初中物理知識競賽題）兩塊相同的海綿分別置于相同的磅秤上，取兩個相同的物塊分別置于海綿上，如圖所示。下列關(guān)于甲、乙兩圖中磅秤示數(shù)F甲、F乙大小及海綿下陷濃度h甲、h乙的比較，正確的是()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：由于是兩個相同的物塊甲、乙兩圖中磅秤示數(shù)F甲、F乙大小相等，F(xiàn)甲=F乙；由壓強定義，在壓力相同時，壓強及受力面積成反比，下陷濃度h甲>h乙，選項A正確。2021/4/13112.（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2021/4/13122.答案：B

解析：若將木塊虛線以下的部分截去，根據(jù)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。3.（2011上海初中物理知識競賽題）在兩端開口的彎管內(nèi)用兩段水柱封閉了一段空氣柱，A、B、C、D四個液面的位置關(guān)系如圖所示?，F(xiàn)將左側(cè)試管底部的閥門K打開，釋放掉少量水后立刻關(guān)閉閥門，A、B、C液面相對各自原來的位置上升或下降的長度△hA、△hB和△hC之間的大小關(guān)系為（）A．△hA=△hB=△hCB．△hA>△hB>△hCC．△hA>△hB=△hCD．△hA=△hB>△hC2021/4/13133.答案：B解析：釋放掉少量水后立刻關(guān)閉閥門，空氣柱長度增大，壓強減小，C液面上升，B液面下降，A液面下降。AB液面之間高度差減小，△hA>△hB>△hC，選項B正確。2021/4/13144.（2011上海第25界初中物理競賽）如圖所示，體積相同、密度分別為ρA、ρB的A、B兩立方體正對疊放于水平桌面上，且ρA∶ρB=1∶3。A對B的壓強為pA，B對桌面的壓強為pB。現(xiàn)逐漸減小A的體積，但始終保持A的形狀為立方體且密度不變。在A的體積減小的過程中，pA及pB的比值（）A．始終變大B．始終變小C．先減小后變大D．先增大后減小2021/4/13154.答案：D解析：設(shè)A立方體的邊長為a，B立方體的邊長為b，比值是a/b=x,A立方體的密度為ρ，則B立方體的密度為3ρ，A對B的壓強為pA=ρga，B對桌面的壓強為pB=3ρgb+ρga3/b2，在A的體積減小的過程中，pA及pB的比值始終變小，選項D正確。2021/4/13165.（2011上海初中物理知識競賽題）如圖所示，置于水平桌面上的一個密閉的圓錐形容器內(nèi)裝滿了重力為G的某種液體。已知：圓錐形容器的容積公式為V=πR2h,，其中，R、h分別為容器的底面半徑和高。則容器內(nèi)的液體對容器側(cè)面的壓力大小為（）A．1GB．2GC．3GD．02021/4/13175.答案：B解析：容器內(nèi)的液體對容器底面的壓力為3G，對側(cè)面h/2高度處壓強等于底面壓強的1/2，所以容器內(nèi)的液體對容器側(cè)面的壓力大小一定大于1.5G，小于3G，所以正確選項為B2021/4/13186(2009上海初中物理知識競賽復(fù)賽題).如圖所示容器內(nèi)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(xì)繩將該鐵塊系在木塊的下面，術(shù)塊浮出水面的高度為h2(圖b)；將細(xì)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2021/4/13196.答案：A解析：設(shè)木塊底面積為S，高h(yuǎn)，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(lián)立解得：h3=h1+ρ鐵(h2-h1)/ρ水，選項正確。2021/4/13207.(2009全國初中應(yīng)用物理知識競賽題)6．如圖甲所示，煤氣管道包括戶外和戶內(nèi)兩部分，二者之間連接著一只煤氣表。工人師傅給每戶安裝完戶內(nèi)管道后，都要檢查一下管道是否漏氣。有一種檢測裝置如圖乙所示，在兩端開口的透明的U型管中裝有水，當(dāng)U型管兩端壓強相等時，兩側(cè)水面相平。檢測時，關(guān)閉開關(guān)后，用力向用戶管道口Y內(nèi)吹氣，然后迅速將U型管的一端Y及用戶管道口Y相連接，U型管內(nèi)水面出現(xiàn)高度差(如圖丙所示)。觀察U型管中水面的變化可以判斷戶內(nèi)管道是否漏氣()2021/4/1321A．若水面高度差逐漸增大，則表明不漏氣B．若水面高度差逐漸減小，則表明不漏氣C．若水面高度差保持不變，則表明漏氣D．若水面高度差保持不變，則表明不漏氣2021/4/13227.答案：D解析：用力向用戶管道口Y內(nèi)吹氣后，管道內(nèi)壓強大于大氣壓。若水面高度差逐漸減小，則表明漏氣；若水面高度差保持不變，則表明不漏氣，選項D正確。2021/4/1323二．填空題1．(2009全國初中應(yīng)用物理知識競賽題)在建造高樓大廈時，其地基大多采用箱式基礎(chǔ)。所謂箱式基礎(chǔ)，就是把整棟大樓占地范圍的地皮掏空挖深，然后填上鋼筋混凝土。箱式基礎(chǔ)的優(yōu)點在于：第一，增大了大樓及地面的接觸面積，從而減小了大樓對地面的_________，可有效地防止地皮大幅度的下陷；第二，降低了整棟大樓的___________，增大了大樓的穩(wěn)度，提高了大樓的抗震能力。2021/4/13242.答案：壓強重心2.(2009上海初中物理知識競賽復(fù)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及容器中倒入液體的深度h（0～6厘米）之間的關(guān)系。由此可知這種液體的密度大小為_________千克/米3，當(dāng)?shù)谷胍后w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2021/4/1325解析：設(shè)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(lián)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(dāng)?shù)谷胍后w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=7.5N2021/4/1326三．簡答題1.(2010全國初中應(yīng)用物理知識競賽題)5．中新網(wǎng)2009年5月20日電:英國《每日郵報》19日刊登了一組照片，如圖10所示?；淫Z在飛行途中突遇強風(fēng)，這只藝高膽大的灰鵝做出了令人吃驚的動作——以飛行方向為軸線，橫向轉(zhuǎn)體180度，但最難的是——它的頭部依然保持著正常飛行時的姿態(tài)！雖然這看起來有些不可思議，連世界上最優(yōu)秀的體操運動員都會被其柔韌的鵝脖所折服。請你思考并回答，灰鵝這樣轉(zhuǎn)體的效果是什么，為什么?2021/4/13271.答案四個要點：（1）迅速降低高度；（2）這樣轉(zhuǎn)體可使翅膀下方空氣流速大于上方空氣流速；（3）根據(jù)流速大的地方壓強小，流速大的地方壓強大的規(guī)律；（4）灰鵝受到的向下的壓力大于向上的壓力，從而使灰鵝受到空氣的壓力合力方向向下，有助于灰鵝迅速降低高度，躲避強風(fēng)，使飛行更安全。2021/4/13282..(2010全國初中應(yīng)用物理知識競賽題)小麗在廚房幫媽媽做飯時發(fā)現(xiàn)菜刀上有兩種孔，如圖9所示，她對這兩種孔的作用不了解。請你給她解釋圈中孔①、②的作用。2021/4/13292.答案兩個要點：（1）孔①是掛刀孔，用此孔把菜刀掛在墻上（或支架上）。(2)孔②為透氣孔，在切菜的時候，透氣孔中的空氣會在菜片和菜刀之間形成一隔層，避免大氣壓將菜片直接壓緊在菜刀上而增大切菜阻力；同時菜片和菜刀之間的空氣可使菜片脫落而不沾刀2021/4/13303．(2010全國初中應(yīng)用物理知識競賽題)2008年8月1日，京津城際高速鐵路正式開通運營，使用的是國產(chǎn)“和諧號”CＲＨ3型動車組(如圖7所示)。該車車廂內(nèi)部設(shè)有獨特的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，夏天送冷風(fēng)時，車頂中部和車窗下部的送風(fēng)量之比約為3:1；冬天送熱風(fēng)時，車頂中部和車窗下部的送風(fēng)量之比約為1:3。這樣送出的風(fēng)平和、均勻，保障車廂各處溫度適宜。請定性解釋采用這種送風(fēng)比例設(shè)計的原因。2021/4/13313.答案兩個要點：（1）溫度低的空氣密度大，冷風(fēng)從車頂吹進(jìn)來后，快速下沉，結(jié)合窗口送分可使整個車廂溫度很快均勻降低。（2）溫度高的空氣密度小，熱風(fēng)從下部吹進(jìn)來后，快速上升，結(jié)合車頂送分可使整個車廂溫度很快均勻升高。2021/4/1332三、綜合應(yīng)用

1.(2010全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽題)干簧管（也叫干簧繼電器）比一般機械開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、速度高、工作壽命長；而及電子開關(guān)相比，它又有抗負(fù)載沖擊能力強的特點，工作可靠性很高。如圖1甲所示為干簧管的結(jié)構(gòu)簡圖，其中磁簧片是一種有彈性的薄鐵片，被固定于玻璃管上。2021/4/1333（1）．當(dāng)將一個條形磁鐵及干簧管平行放置時，如圖1乙，干簧管的磁簧片觸點就會閉合，將電路接通；當(dāng)條形磁鐵遠(yuǎn)離干簧管時，觸點就會斷開。請簡述其原理。（2）．某同學(xué)設(shè)想用干簧管制作水位自動報警器，圖2是他設(shè)計的一部分情況，請幫助他完成其余部分的設(shè)計：①設(shè)永久磁鐵所受的重力為3N，浮球的體積為200cm3，不計滑輪處的摩擦。則要想讓此裝置能正常工作，浮球的質(zhì)量應(yīng)滿足什么條件（取g=10N/kg）？②他手邊還有開關(guān)、紅燈、綠燈和電鈴各一個，導(dǎo)線若干，請在圖中的虛線方框內(nèi)畫出報警電路，要求：水位到達(dá)A處時，紅燈亮，電鈴報警；水位到達(dá)B處時，綠燈亮，電鈴報警2021/4/13342021/4/13351．解析：（1）.當(dāng)將一個條形磁鐵及干簧管平行放置時，干簧管的磁簧片就會被磁化，且靠近的那兩個端點會被磁化成異名磁極而相互吸引，觸點就會閉合，將電路接通；當(dāng)條形磁鐵遠(yuǎn)離干簧管時，磁簧片的磁性消失，在彈力的作用下觸點就會斷開。2021/4/1336（2），①浮球浸沒入水中時受到的浮力為F=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=2N。設(shè)浮球剛好浸沒入水中，浮球必須上浮，則必須滿足G球<F+G鐵=2N+3N=5N.；設(shè)浮球剛好離開水面時，浮球必須下降，則必須滿足G球>G鐵=3N；[來源:學(xué)科網(wǎng)ZXXK]