发布时间 : 星期一 文章全国物理竞赛试题汇编 浮力更新完毕开始阅读
r=5m，外高L=12m，其质量为2×105㎏，当浮筒沉入60m深处时，充气的压强至少应为多少个标准大气压时才能把筒内的气体排出？它能产生多大的上举力？（略去充入气体的质量。海水的密度ρ=1.03×103㎏／m3）
答案：P=7标准大气压；上举力F－C=7.55×106牛
（95第五届）9．测定血液的密度不用比重计（图为这样做需要的血液量太大），而采用巧妙的办法：先在几个玻璃管内分别装入浓度不同的、呈淡蓝色的硫酸铜溶液，然后分别在每个管中滴进一滴血液。分析人员只要看到哪一个管中血滴悬在中间，就能判断血液的密度。其根据是 [ ]
A．帕斯卡定律 B．液体内同一深度各方向压强相等。 C．物体的浮沉条件 D．血滴上部所受硫酸铜溶液的压强等于下部所受硫酸铜溶液的压强。 答案：C
（95第五届复）五、（15分）我国北方为了室内采暖，用管道将热水从锅炉输往室内。在管道上方的天花板上常可看到被“熏”黑的痕迹。
1．根据你学过的物理知识，解释形成这种黑迹的原因。
2．提出一种观察或实验的方法，用以判断上述解释的正确性。
答案：1．热水管道附近空气温度较高，密度较小，上升，对流加快，空气中的微尘附着在天花板上，形成黑迹。
2．居住单元通往楼道的门比较严实，但门和墙之间仍有小缝，外面的风经常吹进来，这种门缝附近的墙壁上，也有类似黑迹。这种现象支持了上述的解释。 （98第八届）1．氢气球上升的过程中将出现的现象是： [ ] A．上升到最大高度后由于受到的浮力等于重力，会长期悬浮在空中； B．由于受到的浮力大于重力，气球一直上升；
C．因为高空温度很低，球内气体遇冷收缩，气球体积越来越小；
D．因为上升过程中球内压强大于球外压强，气球不断膨胀，到一定高度后球破裂。 答案：D
（98第八届复）十、(12分)某工厂设计了一个蓄水池（如图5所示），水源A罐的夜面高度h1保持不变。罐底有一个小出水口，面积为S1。孔下通过一个截面积为S2活塞与杠杆BC相连。杠杆可绕B端上下转动，另一端有一个中空的圆柱形浮子，横截面积为S3，BO是杠杆总长的
1。原设计打算当杠杆水平时，浮子浸入水深为h2，活塞恰好能赌住出水口，但3在使用时发现，活塞离出水口尚有极小一段距离时，浮子便不再上浮，此时浮子没入水深为h3。为了
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使活塞自动堵住出水口，只得将浮子的重量减去G。试求浮子应减去重量G的大小。（活塞及连杆的重量不计，杠杆所受浮力不记。）
''
'
答案：设浮子原重为G，杠杆长为l。浮子减重G后，由倾斜变文水平。 上升高度为h3-h2, (1分)活塞上升Δh=
h3?h2。 (2分) 3水活塞减重前，杠杆平衡时（S3 h3ρ浮子减重后〔S3h2ρ
'
水g-G）l=ρ
13gS2(h1+Δh) (1) (3分)
水g-(G-G)〕l=
1ρ水gS1h1 (2) (3分) 3解上面的联立方程，可得 G=
'
h?h21ρ水g〔S1h1+3S3(h3-h2)-S2(h1+3)〕 (3分) 33（2000第十届）六、（10分）汽车更换轮胎时需要把车轴抬起来，这时可以使用“油压千
斤顶”。下图是油压千斤顶的原理图。向下按动手柄，圆柱形小活塞把小油缸中的机油压向大油缸。大油缸中的油量增多，把圆柱形大活塞向上推，带着上面的重物上升。实验表明，加在密闭的液体上的压强，能够按照原来的大小向各个方向传递（这个规律叫做帕斯卡定律）。
现在有一个油压千斤顶，有关尺寸如图所示。如果希望在手柄上用20牛顿的力向下压时就能在大活塞上举起1吨的重物，大活塞的直径至少是多少？
答案：l1 = 0.6 米， l2 = 0.06米， F0 = 20牛
小活塞受的力
F1 = (1)
小活塞对液体的压强
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(2)
液体对大活塞的压强与大活塞对液体的压强相等，即
(3)
其中
F2 = mg (4)
根据帕斯卡定律
p2 = p1 (5)
把(1)、(2)、(3)、(4)式代入(5)式，解出
(6)
考虑到
(7)
进一步解出
(8)
把数值代入，得
d2 = 7.0 厘米 (9)
（０３第十三届Ｂ）八(8分)给你提供“弹簧测力计、量筒、烧杯、水、小石块、细线\这些器材，请你仅用这些器材的组合设计两个实验，或测定某种物理量、或说明某种物理规律。 要求：若是测定某种物理量，应简要写明实验步骤，用恰当的字母表示物理量，最后写出所测物理量的表达式；若是说明某种物理规律，应简要写明操作过程和所要说明的物理规律。
注意点：所设计实验应是器材的组合实验，仅用一种器材(如用弹簧测力计测小石块的物重)不符合题目要求。
答案：1、(4分)测定小石块密度。
（1）用弹簧测力计测石块重G，用m=G／g计算质量； （2）用量筒和水配合测石块体积V；
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（3）ρ=m／V计算密度，表达式为ρ=G／gV。 ’ 2、（4分）观察浮力规律。 如：将石头块挂在测力计下，烧杯中盛些水，让石块慢慢浸入水中，观察测力计读数。．说明石块浸入水中(或排开的水)越多，受到的浮力越大。
或如：石块浸没水中后，继续使石块向下(不接触杯底)，观察测力计读数，说明物体所受浮力与深度无关。
其它答案，只要正确并表达清楚，均认可。
（０８第十八届）四、(13分)图12是一种牲畜饮水用自动装置的示意图。水箱底部有一出水孔，底盖A平时顶住水箱的出水孔，一旦饮水槽水位下降，浮球C受到的浮力减小，底盖A打开，水就通过出水孔从水箱流入饮水槽。设计水箱的最高水位为60 cm，水箱出水孔横
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截面积是30 cm。底盖A及竖杆B的总质量是400 g，浮球C的质量是600 g，体积是2 dm，g取10 N／Kg。
(1)写出此装置应用到的物理知识(至少说出2条)；
(2)通过计算说明，这个自动装置在水箱蓄满水时是否能正常工作；
(3)若能正常工作，请分析说明影响此自动装置能否正常工作的因素；若不能正常工作，请提出使该自动装置正常工作的改进方案。
答案：（１）此装置应用了压强、浮力、连通器、力的平衡等物理知识。???（2分） （２）以ABC为一整体进行受力分析：
ABC整体受到重力、水箱及其中的水向下的饭力和向上的浮力????????（1分） 当浮球受到的向上的浮力大于底盖A、竖杆B和浮球C受到的重力及水箱中的水对底盖A向下的压力的合力时，底盖A会顶住水箱的出水孔．不再有水从水箱流入饮水池???（1分）
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底盖A、竖杆B和浮球C受到的重力G=mg=(600×10kg+400×10kg)×10N/kg=10N??（1分）
水箱中蓄满水时，由公式p=ρgh及p=F/S得： 水箱中的水对底盖A向下的压力
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Ｆ=ρghS=1.0×10kg/m×10N/kg×0.6m×30×10m=18N?????????（１分） 由阿基米德原理，可得浮球受到的最大浮力
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F浮m=ρ水gV排m=1.0×10kg/m×10N/kg×2×10m=20N ??????（１分）
因为在水箱中蓄满水时，浮球受到的最大浮力（20N ）小于底盖A、竖杆B和浮球C受到的重力及水箱中的水对底盖A向下的压力的合力（10N + l SN = 28N ) ，所以．这个自动装置在水箱蓄满水时不能王常工作。??????????????????（ 2 分） （３）第一种情况：从上述计算过程可以看出，该自动装置能正常工作的条件是要保证浮球受到的向 上的浮力不小于底盖A、竖杆B和浮球C受到的重力及水箱中的水对底盖Ａ向下的压力的合力，因此浮球受到的重力（质量）；浮球的体积；底盖Ａ和竖杆B受到的重力；出水孔横截面积的大小等都是影响此自动装置能否正常工作的因素。（其他说法正确的同样
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