2025年湖北二模-阿基米德原理的应用

2025年湖北二模——阿基米德原理的应用一、单选题1.如图甲，质量为400g的薄壁柱形容器盛有适量水，弹簧测力计下挂有一个底面积为100cm2的长方体物块，此时物块底部距容器底4cm。把它从容器中缓慢提升，直到物块全部露出水面（忽略物块带出的水），已知容器的底面积为400cm2，该过程中弹簧测力计读数F随物块上升高度h的关系如图乙，取，则正确的是（）

A．长方体物块的高是5cmB．图甲中水对容器底的压强为1200PaC．物块的密度为D．剪断图甲中的细线，当物块静止后，容器对桌面的压力为50N2.同学们在做“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验时，将同一个圆柱体分别放入同一个烧杯中进行了如图所示的操作，并记下物体静止时弹簧测力计的示数。已知盐水的密度为1.1×103kg/m3，以下说法正确的是（）

A．甲、乙两图说明：物体浸入液体的深度越深，受到的浮力越大B．圆柱体密度为2.7×103kg/m3C．甲、丙两图中圆柱体下表面所受液体压力相差0.6ND．甲、戊两图中，圆柱体受到的浮力相差1N3.未装满水的溢水杯上方用弹簧测力计悬挂一圆柱体。将圆柱体从甲图位置缓慢浸入至乙图位置，溢水杯中有水溢出。这个过程中，下列说法正确的是（）

A．弹簧测力计的示数一直变小B．圆柱体所受的浮力一直变大C．电子秤的示数一直变大D．圆柱体所受的浮力大于溢出的水所受的重力4.如图所示，水平桌面上有一质量为100g、底面积为的圆柱形平底溢水杯（不计厚度），杯底到溢水口的高度为10cm。现将密度为的圆柱体金属块挂在弹簧测力计下，示数为F；当金属块浸没于水中（金属块未接触溢水杯）静止时，弹簧测力计的示数变化了1N，小桶收集到溢出水的体积为。下列说法正确的是（）

A．金属块受到的最大浮力为0.4NB．金属块的重力为2NC．当金属块浸没于水中静止时，溢水杯对水平桌面的压强为1280PaD．剪断细线，当金属块沉底时，溢水杯对水平桌面的压强为1600Pa二、多选题5.水平桌面上有一质量为100g，底面积为50cm2的圆柱形容器（不计厚度），容器高20cm，内盛750g的水。将一质量为180g的不吸水的长方体挂在弹簧测力计下，如图甲所示。使长方体缓慢浸入水中，弹簧测力计示数F随长方体下降高度h的关系如图乙所示。长方体刚浸没时，下列说法不正确的是（）

A．长方体受到的浮力为0.5NB．长方体下表面受到水的压强为500PaC．水对容器底的压强为1.5×103PaD．容器对水平桌面的压强为1.8×103Pa三、填空题6.如图所示是“彩球温度计”及其简化图，常用做现代居家饰品。它由圆筒、液体及多个浮子组成，浮子是由玻璃球和温度标牌组成，每个浮子的体积相同而质量不同，温度降低，液体密度显著增大，当液体温度降至某个值时，标牌温度与该值相等的浮子上浮。温度标牌数值越大的浮子，它的密度越___________（选填“小”或“大”）；当环境温度降低时，浸没在液体中的浮子受到的浮力将___________（选填“不变”、“变小”或“变大”）；在某一环境温度下，四个小球处于如图位置，此时的环境温度大致范围为___________℃。四、计算题7.2018年1月24日在珠海进行第二次试飞的鲲龙AG600水陆两栖飞机主要用于大型灭火和水上救援。AG600由四台涡轮螺旋桨发动机提供前进动力，空载时质量为41.5t，最多可储水12t。（取g=10N/kg，）(1)某次试飞前，AG600蓄满水后静止在某湖面上，求其排开湖水的体积。(2)在水面滑行测试中，AG600蓄一定质量的水，每台发动机牵引力的实际功率为650kW，飞机在水面上以10m/s的速度匀速滑行了1min，滑行过程中所受阻力为总重力的0.5倍。求所蓄水的质量是多少吨？(3)在一次灭火演习测试中，AG600蓄水后以最大巡航速度飞往假想火场并盘旋在火场正上方140m处，分次将所蓄水投下，每次投下一定质量的水，投下的水下落过程中由于重力和空气阻力的作用，先加速运动后匀速运动，匀速运动的速度是10m/s，运动时间是12s，加速过程的平均速度是匀速运动速度的0.25倍，每一次所投的水在下落过程中重力做功的平均功率是8400W，求每一次所投水的质量是多少千克？8.2023年5月，海上钻采平台“恩平20—4钻采平台”安装完成，创造了我国海上油气平台动力定位浮托安装总重的新纪录。“恩平20—4钻采平台”是由上部组块和下部海底导管架两部分组成，上部组块整体质量达1.47×104t，在陆地建造完成后，由半潜船装载运输至海上，与之前已经安装在海底的导管架对接安装。（整个装载过程不计支撑框架的重力）(1)如图甲所示，为了将上部组块装载到半潜船上，工程人员在码头和半潜船的甲板上铺上滑轨，然后将上部组块固定在支撑框架上，再将支撑框架放上滑轨，通过牵引装置将组块缓缓拉到半潜船上。若支撑框架和滑轨之间的总受力面积为7.5m2，则支撑框架对滑轨的压强是多少Pa?(2)上部组块在装船前，工程人员调整半潜船的压载水量，使半潜船甲板保持水平且与码头的地面相平，然后将组块缓缓拉到半潜船上，不断向外排出海水，使半潜船甲板始终保持水平且与码头的地面相平。上部组块装载完成后，半潜船向外排出海水的体积约多少m3?(3)本次采用的浮托安装是海洋油气平台安装的一种方式，巧妙地利用海上潮汐的自然力进行安装。如图乙所示，若安装完成后左侧导管架对组块的支持力作用点等效为A点，右侧导管架对组块的支持力作用点等效为C点，上部组块的重心在O点，AB=20m，AC=42m，则两侧导管架对组块支持力的差值是多少N?9.深中通道是我国广东省境内连接深圳市和中山市的交通枢纽，由桥梁和海底沉管隧道组成，沉管隧道为世界首例双向八车道海底沉管隧道，由32个如图所示的巨型钢壳沉管组成。（海水密度取）(1)海底沉管隧道建设最大水深达40m，则沉管至少要能承受多大的海水压强？(2)在沉管隧道建设中，先将沉管两端密封，让它漂浮在海面上，再在钢缆的牵引下，缓缓由浅水坞区进入深水坞区。若钢缆将沉管匀速拖行时沉管受到的阻力为，钢缆将沉管匀速拖行30m用时10min，求此过程中钢缆对沉管拉力的功率；(3)将漂浮的沉管牵引到预定海面后，向其内部灌水使之沉入海底。假设某一节密封的沉管的总体积为，沉管的质量为，要使其沉入海底，至少要灌入多少吨的海水？10.图甲是我国自主研发的大型自升式铺设整平船“一航津平2”，该船的功能相当于海底铺路机，用抛石管向海床投入碎石料并铺平压实，形成一个海底基床，海底隧道沉管就将放置在这个基床上。(1)“一航津平2”需用拖船拖至作业水域。若在一段水域拖船以的速度使“一航津平”匀速行驶了，此过程中拖船的拉力做功功率为1200kW，则这个过程拖船对“一航津平2”做了多少J的功？(2)到达作业区域，“一航津平2”的四根桩腿固定于海底并使船身升至离水面一定高度，即可将抛石管放下进行作业。如图乙所示，某次试车时，龙门车固定，拖管车怀抱抛石管，排出抛石管内的海水并关闭出料口阀门，在质量为、底面积为的圆柱形抛石管中充入碎石料。已知龙门车车轮A、B间的水平距离为，抛石管浸入水中深度为，装有碎石料的抛石管的重心在点。不考虑龙门车自重，不考虑拖管车的自重和它的大小。①请在图乙中画出船体对车轮B的支持力的示意图。②拖管车对龙门车的压力为多少N？③基床左右两端分别到左右桩腿距离相等，拖管车在宽30m的海底基床上左、右移动时，船体对车轮B的最大支持力为多少N？11.“雪龙2号”极地考察船‌是中国第一艘自主建造的极地科学考察破冰船。2024年11月29日，执行中国第41次南极考察任务的“雪龙1号”对南极中山站外围陆缘冰进行破冰作业，“雪龙2号”在前负责破冰引航，如图所示。“雪龙2号”主要参数如表所示。海水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg。

基本参数性能参数船长122.5米最大航速8m/s船宽22.3米续航力2万海里吃水7.85米自持力60天（90人）排水量约14000吨动力功率15000千瓦装载能力4500吨

(1)“雪龙2号”航行时，求海面下5m深处船壁1cm2的面积上受到海水的压力。(2)某次“雪龙2号”以最大航速匀速航行16km，破冰船动力做功多少？受到的阻力多大？(3)当“雪龙2号”以冲撞破冰的方式破冰前行时，部分船体会冲上冰面，压在冰面上。如果“雪龙2号”某次满载状态冲撞破冰，冲上冰面时，在海水中的船体受到海水的浮力为8×107N，求此时破冰船排开水的体积和船对冰面的压力。12.2023年5月，海上钻采平台“恩平20—4钻采平台”安装完成，创造了我国海上油气平台动力定位浮托安装总重的新纪录。“恩平20—4钻采平台”是由上部组块和下部海底导管架两部分组成，上部组块整体质量达1.47×104t，在陆地建造完成后，由半潜船装载运输至海上，与之前已经安装在海底的导管架对接安装。（整个装载过程不计支撑框架的重力）（1）如图甲所示，为了将上部组块装载到半潜船上，工程人员在码头和半潜船的甲板上铺上滑轨，然后将上部组块固定在支撑框架上，再将支撑框架放上滑轨，通过牵引装置将组块缓缓拉到半潜船上。若支撑框架和滑轨之间的总受力面积为7.5m2，则支撑框架对滑轨的压强是多少Pa?（2）上部组块在装船前，工程人员调整半潜船的压载水量，使半潜船甲板保持水平且与码头的地面相平，然后将组块缓缓拉到半潜船上，不断向外排出海水，使半潜船甲板始终保持水平且与码头的地面相平。上部组块装载完成后，半潜船向外排出海水的体积约多少m3?（3）本次采用的浮托安装是海洋油气平台安装的一种方式，巧妙地利用海上潮汐的自然力进行安装。如图乙所示，若安装完成后左侧导管架对组块的支持力作用点等效为A点，右侧导管架对组块的支持力作用点等效为C点，上部组块的重心在O点，AB：BC=10：11，则两侧导管架对组块支持力的差值是多少N?五、综合题13.“海油观澜号”是全球首座水深超100m、离岸距离超100km的“双百”海上浮式风电平台。它可以在水中漂浮并捕捉风能发电，平台由浮式基础和风机设备组成，其中浮式基础质量为4000t，总体呈三角形结构，包括3个边立柱和1个中间立柱，这4根立柱均为圆柱体，总横截面积为550m2，底部有面积为1000m2表面平整的连接板，不计连接板的厚度，浮式基础上方是质量为5200t的风机设备。(1)如图甲所示，风机设备与浮式基础在码头组装完成后漂浮在海面，由拖船从珠海出发拖运到336km远的文昌海域，历时70小时，钢铁制成的圆柱体浮式基础能够漂浮在海面，是采用增大______来增大浮力实现的；浮式风电平台从珠海到文昌指定海域的平均速度为______km/h。(2)在拖船拖行的某一段，浮式风电平台在拖船施加的105N水平拉力作用下匀速直线运动了100m，求这一段拖船拉力对浮式风电平台做了多少焦耳的功______？(3)到达指定海域后，先向3个边立柱中共注入4000m3的海水，并用9根总质量为3200t的锚链将浮式风电平台与海底桩相连，实现浮式风电平台在水中不固定在海底也处于平衡状态，如图乙所示，若9根锚链此时对浮式风电平台竖直向下的总拉力为2.2×107N，求海水对浮式基础连接板下表面的压强______。14.我国自主研发的全球首台兆瓦级波浪能发电装置“南鲲号”投入运行，成功将波浪的能量转化为清洁、可靠的电能，解决了海岛能源供应问题。如图，“南鲲号”通过其独特的三角形设计和