《2025年名校试题调研课时卷八年级物理下册》

4. 在南极考察中使用的海洋破冰船，针对不同的冰层有不同的破冰方法. 其中一种破冰方法是接触冰面前，船全速航行，船体大部分冲上冰面，就可以把冰压碎.（海水的密度取1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）
　(1) 当破冰船航行在海面时，它的排水量约为2.7×10³t，求破冰船自身的重力；
　(2) 在一次破冰行动中，当船体冲到冰面上时，此时破冰船受到的浮力为9×10⁶N，破冰船与冰层的接触面积为6m²，求此时破冰船对冰层的压力和压强.

答案： 解:
(1)破冰船受到的浮力F浮 = G排 = m排g = 2.7×10³×10³kg×10N/kg = 2.7×10⁷N;
　因为破冰船漂浮,所以G = F浮 = 2.7×10⁷N;
(2)破冰船对冰层的压力:
　F = G - F浮 = 2.7×10⁷N - 9×10⁶N = 1.8×10⁷N,破冰船对冰层的压强:
　P = F / S = 1.8×10⁷N / 6m² = 3×10⁶Pa.
　答:
(1)破冰船自身的重力为2.7×10⁷N;
(2)此时破冰船对冰层的压力是1.8×10⁷N,压强是3×10⁶Pa.

5. 如图所示是市面上的一种防溺水手环. 将手环系在手臂上，在紧急情况下可以快速打开手环，手环内气瓶的二氧化碳气体会迅速充满气囊，最终使人漂浮于水面. 为确保安全，人体浸入水中的体积不能超过人体总体积的五分之四，已知某运动员质量m人 = 51kg，平均密度ρ人 = 1.02×10³kg/m³，水的密度ρ水 = 1.0×10³kg/m³，g取10N/kg，忽略手环体积和自重，求：
　(1) 当运动员浸入水中体积为其总体积的五分之四时，该运动员在水中受到的浮力；
　(2) 人漂浮时，气囊的体积至少为多大，才能确保运动员的安全.
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

答案： 解:
(1)由ρ = m / V得运动员的体积为:
　V人 = m人 / ρ人 = 51kg / (1.02×10³kg/m³) = 0.05m³;
　当运动员浸入水中的体积为其总体积的五分之四时，该运动员在水中受到的浮力:
　F浮 = ρ水gV排 = ρ水g×(4 / 5)V人 = 1.0×10³kg/m³×10N/kg×(4 / 5)×0.05m³ = 400N;
(2)该运动员的重力:
　G人 = m人g = 51kg×10N/kg = 510N;
　人漂浮时,受到的浮力为F浮' = G人 = 510N,
　由F浮 = ρ水gV排得此时排开水的体积:
　V排’ = F浮' / (ρ水g) = 510N / (1.0×10³kg/m³×10N/kg) = 0.051m³;
气囊体积为:
　V气囊 = V排' - (4 / 5)V人 = 0.051m³ - (4 / 5)×0.05m³ = 0.011m³.
答:
(1)当运动员浸入水中的体积为其总体积的五分之四时，该运动员在水中受到的浮力为400N;
(2)人漂浮时，气囊的体积至少为0.011m³,才能确保运动员的安全.

6. 质量为0.8kg、体积为2×10⁻³m³的塑料块浮在水面上静止，g取10N/kg. 求：
　(1) 塑料块受到的浮力F浮.
　(2) 塑料块露出水面部分的体积V露.

答案： 解:
(1)塑料块漂浮时,受到的浮力等于重力,即F浮 = G = mg = 0.8kg×10N/kg = 8N;
(2)塑料块排开水的体积为:
　V排 = F浮 / (ρ水g) = 8N / (1.0×10³kg/m³×10N/kg) = 8×10⁻⁴m³,塑料块露出水面部分的体积为:
　V露 = V - V排 = 2×10⁻³m³ - 8×10⁻⁴m³ = 1.2×10⁻³m³.
答:
(1)塑料块受到的浮力F浮为8N.
(2)塑料块露出水面部分的体积V露为1.2×10⁻³m³.