2025年广西二模-阿基米德原理的应用

2025年广西二模——阿基米德原理的应用一、填空题1.泡茶时可以欣赏到茶叶在水中浮沉“起舞”。如图所示，冲泡茶叶时，部分茶叶表面附着气泡，使其排开水的体积增大，由于浮力________重力而上浮；茶叶充分吸水后，由于其密度________水的密度而下沉。（均选填“大于”“小于”或“等于”）二、综合题2.无土栽培是一种利用营养液栽培植物的方法。栽培时，直接将植物根部浸入营养液中，需要不断地更换营养液。专家团队设计了一个自动换营养液装置，如图所示，流入口不断地向试验箱中慢慢注营养液，实心均匀圆柱形浮筒A能在竖直方向无摩擦自由滑动，高度为0.5m，底面积为浮筒底部用0.1m的轻质细杆与试验箱的排出口阀门相连，略大于排出口的圆形阀门（质量、厚度不计）的上表面积为，当浮筒对轻杆的压力为0时，液体的深度为0.45m，在阀门打开排出过程中，排出量大于流入量。（营养液的密度）求：(1)当浮筒对轻杆的压力为0时，阀门受到液体的压强；(2)当浮筒对轻杆的压力为0时，浮筒A受到的浮力；(3)浮筒A的质量；(4)在自动更换过程中，箱内液体的最大深度。3.如图所示是科技小组设计的饮水机防干烧装置模型，由控制电路和加热电路组成。加热电路加热2分钟所产生的热量可使质量为的水温度升高（不计热量的损失）。控制电路电源电压恒定，为压敏电阻，下方固定一个轻质绝缘形硬杆。水箱注水后圆柱形浮体竖直上浮，通过形杆对压敏电阻产生压力，所受压力每增加，电阻减小，浮体底面积为。当浸入水中的深度为时，电磁铁线圈中电流为，衔铁被吸下，加热电路接通，此时水位为防干烧最低水位线，低于该水位时衔铁弹开，加热电路断开；当浮体浸入水中的深度为时，电磁铁线圈中电流为；当水位达到最高水位线时，电磁铁线圈中电流为。（电磁铁线圈电阻忽略不计，T形杆质量不计，取）。求：(1)加热电路加热2分钟所产生的热量；(2)浮体浸入水中与浸入水中时的电阻变化量；(3)处于最高水位线时浮体底部所受水的压强。4.我国的智能船舶“明远”号矿砂船最大载货量为40万吨，这么大的货船通过港口时，工作人员通常是通过读取货船浸入海水中的深度来测量载货量。物理小组根据这个原理，利用圆柱形小筒和大筒（足够高）制作出可测量物体质量的浮力秤。如图所示，小筒底面积为，高度为，小筒中不放物体时，静止时浸入水中的深度为，，取10N/kg。求：(1)小筒中不放物体时，小筒底面所受水的压强和压力；(2)该浮力秤称量物体的最大质量；(3)为了增大该浮力秤的测量范围，请你写出一种可行的方案，并列出关系式进行说明。三、计算题5.一个上宽下小且上下均为圆柱形的足够高的容器，下底面积为，内装有深的水，将其置于压力传感器上，如图甲所示。是底面积为的不吸水的实心圆柱体，重力为。用足够长的轻质细硬杆连接并使其缓慢浸入水中，直至的下表面触碰容器底部，图乙是水对容器底部的压强随下降高度变化的图像，图丙是压力传感器的示数随下降高度变化的图像。求：(1)未放入圆柱体时，容器底部受到的压力；(2)圆柱体的密度；(3)当圆柱体刚好完全浸没时，将轻质细硬杆固定，打开阀门，待压力传感器的示数为时，关闭阀门，此时水对容器底部的压强。6.如图所示为某环保科技公司研发的一款模块化净水浮筒，浮筒主体为长方体结构，高为、底面积为，内置净水元件监测并净化水质。浮筒需放入高、底面积的临时柱形蓄水容器中进行测试，浮筒沉底后才会正常工作。初始状态下容器内水量为，此时浮筒对容器底的压力为。因一部分浮筒主体长时间暴露在空气中，未浸在水中的浮筒任何部分都有可能出现裂缝，断裂的碎片会立即掉落在容器内，碎片可看作一个柱形物体（碎片密度不变且均匀），仅考虑断裂一次的情况，。求：(1)初始状态下容器内水的体积；(2)在浮筒未出现裂缝前，容器底部受到水的压强；(3)浮筒的重力；(4)若裂缝导致浮筒断裂的柱形碎片较长，会让剩下的浮筒主体无法沉在底部正常工作。请通过计算说明浮筒恰好还能正常工作时，断裂处距顶部的最大距离。7.如图甲所示的装置是可以测量物体质量的“浮力秤”。其中，圆柱形薄壁小筒的高，小筒底部有黑色的配重块，配重块的质量为（不计小筒和秤盘的质量）。“浮力秤”竖直漂浮在圆柱形大筒的水中，大筒的底面积。当秤盘上不放物体时，小筒浸入水中深度为，此时水面在小筒上正对该“浮力秤”的零刻度线0。称量时把待测物体放入秤盘，此时水面在小筒所指的示数就是待测物体的质量。当小筒口刚好与大筒中的水面相平时就是“浮力秤”的最大称量值。已知大筒足够深，水的密度为。求：(1)当秤盘上不放物体时，小筒底部受到水的压强；(2)该浮力秤的最大测量值；(3)将秤盘去掉，用小筒和配重块制作“密度计”。如图乙所示，在将“密度计”分别放入水和酒精中确定密度的刻度线时，发现两条刻度线离得太近。这样制成的“密度计”分度值太大，精确度低。请你推导这两条刻度线的距离和“密度计”的质量m、底面积S以及、关系式，并根据关系式提出一种提高密度计精确度的方案。8.如图甲，古代有一种计时器称为漏刻”，其计时原理是通过受水壶中水量的均匀变化来度量时间。图乙为小文同学制作的简易受水壶模型，该模型由薄壁圆柱形玻璃容器、长方体浮块（不吸水）和标有刻度的标尺构成，标尺重力忽略不计，其底部与浮块相连，当向容器内均匀注水，可使标尺和浮块随水面匀速竖直上升，从而计时。已知容器高为，底面积为；浮块重，高为，底面积为。初始状态下，需要向容器内注水使浮块漂浮进入工作状态。工作状态下，从浮块刚漂浮到浮块上升至上表面刚好与容器上沿相平时为一个计时周期。不计容器底和容器壁的厚度，已知，取。求：(1)浮块进入工作状态时受到的浮力；(2)浮块刚漂浮时，水对容器底的压强；(3)请通过计算，分析从刚开始注水到上表面刚好与容器上沿相平的过程，并在丙图中大致画出此过程浮块上升的高度随注入水的质量变化的关系图线。9.小红用菜盆盛水清洗樱桃时，将一个塑料水果盘漂浮在菜盆里的水面上盛放樱桃，当她把水里的樱桃捞起来放入果盘后，发现菜盆里的水位有所变化。为一探究竟，她用一个水槽、一个长方体空盒A、一个正方体金属块B设计了如图的实验来研究。已知水槽的底面积为200cm2，空盒A底面积为100cm2，金属块B边长为5cm。她先把金属块B放入水槽中沉底，当空盒A漂浮在水面上时，盒底浸入水中1cm深。整个实验中，水槽里的水未溢出。（ρB=7.0×103kg/m3）（1）空盒A漂浮在水面上时，求盒底部受到水的压强大小；（2）求空盒A漂浮在水面上时所受浮力的大小；（3）小红把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时，求盒A受到的浮力的大小；（金属块B上附着的水忽略不计）（4）第（3）问中水槽里的水位与之前相比会上升还是下降？请算出水槽里水位变化的高度。四、实验题10.在测量液体和固体密度的实验中：(1)将天平放在______台面上，游码移到标尺左端零刻度线处，发现天平指针指在分度盘中线的左侧，为了使天平平衡，应将平衡螺母向______调节；（选填“左”或“右”）(2)如图甲，测得烧杯和饮料的总质量为______；向量筒中倒入部分饮料，如图乙，量筒中饮料的体积为______；用天平测得烧杯和剩余饮料的总质量为，饮料的密度为______；(3)接着，用水、刻度尺、薄壁轻质塑料瓶测石头的密度，设计了如图丙所示方案，请将实验步骤补充完整：在薄壁轻质塑料瓶中装适量的水，用刻度尺测出瓶中水的深度为；用双面胶（不考虑质量和体积）把石头粘在瓶底，将瓶子放水中，瓶子恰好在竖直方向漂浮，用刻度尺测出瓶子浸入水中的深度为；将瓶子和石头上下对调，再将瓶子放入水中，瓶子仍在竖直方向漂浮，用刻度尺测出______的高度为，则石头密度的表达式为______。（用和测量量的符号表示）11.某实验小组的同学利用学过的物理知识测量一块吊坠的密度。(1)把天平放在___________桌面上，将游码调到标尺左端零刻度线处时，发现指针偏向分度盘的右侧，此时应向___________调节平衡螺母，使天平横梁平衡。(2)将吊坠放在天平左盘中，向右盘中加砝码并调节游码直到横梁平衡。此时，右盘中的砝码和游码的位置如图甲所示，则吊坠的质量是___________g。(3)往量筒中倒入水，将吊坠浸没在水中，水面位置如图乙所示，则吊坠的体积是___________cm，吊坠的密度是___________。(4)实验小组讨论后，不用砝码，只利用天平、两个相同的烧杯、量筒和水也能测出吊坠的密度。请将实验步骤补