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【分析】
我们需结合阿基米德原理、物体浮沉条件及液体压强公式,结合潜艇通过改变自身重力实现浮沉的特点,逐一分析选项:
1. 明确潜艇不同状态的重力变化:悬浮时总重力(潜艇+舱内水)大于漂浮时的重力(排出部分舱内水);
2. 利用$F_{浮}=G_{排}$和浮沉条件判断浮力与排开液体重力的关系;
3. 根据$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$分析上浮过程中浮力的变化;
4. 依据$p=\rho gh$判断不同状态下潜艇底部的压强大小。
【解析】
逐一分析各选项:
选项A:潜艇悬浮时,浮力等于潜艇与舱内水的总重力;漂浮时,浮力等于潜艇自身重力(已排出部分舱内水,重力减小)。因此悬浮时受到的浮力大于漂浮时的浮力,A错误。
选项B:根据阿基米德原理$F_{浮}=G_{排}$,漂浮时潜艇受到的浮力最小,所以排开海水所受的重力最小,B正确。
选项C:上浮过程中,在潜艇未露出水面之前,排开海水的体积不变,由$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$可知,浮力大小不变;露出水面后,排开海水的体积减小,浮力变小。因此上浮过程中浮力不是逐渐变大,C错误。
选项D:漂浮时潜艇底部所处的海水深度最小,根据液体压强公式$p=\rho gh$,在液体密度相同时,深度越小,压强越小,因此漂浮时潜艇底部所受海水压强最小,D错误。
【答案】
B
【知识点】
阿基米德原理、物体浮沉条件、液体压强公式
【点评】
本题以潜艇训练的实际情境为载体,综合考查了浮力与液体压强的核心知识点,需要准确把握潜艇通过改变自身重力实现浮沉的工作原理,理清不同状态下排开液体体积、自身重力的变化,对知识的综合应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
【分析】
解题思路:首先判断航母在长江和海洋中的状态,航母始终处于漂浮状态,根据漂浮条件可知浮力与重力的关系;再结合阿基米德原理,分析液体密度变化时排开液体体积的变化,从而判断舰体的浮沉情况。
1. 确定受力状态:航母无论是在长江还是海洋中,都处于漂浮状态,根据漂浮条件,漂浮时物体受到的浮力等于自身重力,即$F_{浮}=G$。
2. 分析浮力变化:航母的重力不变,所以在江水和海水中受到的浮力大小不变。
3. 分析排开体积变化:海水的密度大于江水的密度($\rho_{海水}>\rho_{江水}$),根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,在浮力$F_{浮}$不变时,液体密度$\rho_{液}$越大,排开液体的体积$V_{排}$越小,所以舰体会上浮一些。
【解析】
航母在长江和海洋中均处于漂浮状态,根据漂浮条件:$F_{浮}=G_{航母}$。
由于航母的重力$G_{航母}$不变,因此航母在江水和海水中受到的浮力大小不变。
已知海水的密度$\rho_{海水}$大于江水的密度$\rho_{江水}$,由阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$可得:
$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{液}g}$,因为$F_{浮}$不变,$\rho_{液}$增大,所以$V_{排}$减小,即舰体略上浮。
综上,答案选A。
【答案】
A
【知识点】
物体的漂浮条件、阿基米德原理
【点评】
本题考查漂浮条件与阿基米德原理的综合应用,结合生活中航母入海的实例,需要准确把握漂浮时浮力与重力的关系,以及液体密度对排开液体体积的影响,属于基础应用型题目,注重对物理规律的理解与实际应用。
【难度系数】
0.8
【分析】
要解决这道题,需结合相关物理知识逐个分析选项:首先回忆阿基米德原理的内容,判断浮力与排开空气重力的关系;再明确飞艇升降的原理,对比排开空气重力的变化情况;结合大气压与高度的关系分析压强变化;最后根据浮沉条件判断悬浮时浮力与重力的关系,从而选出正确选项。
【解析】
A选项:根据阿基米德原理,浸在气体中的物体受到的浮力等于它排开的气体所受的重力,飞艇上升过程中外形不变,排开空气的体积不变,所以受到的浮力等于它排开空气所受的重力,A正确。
B选项:飞艇的外形不变,排开空气的体积不变,排开空气的重力也不变,它是通过改变自身重力(如充入或放出气囊内的气体,改变总重力)实现上升和下降的,B错误。
C选项:大气压随高度的增加而减小,飞艇上升过程中高度逐渐升高,大气对飞艇的压强逐渐变小,C错误。
D选项:根据物体的浮沉条件,当物体悬浮时,受到的浮力等于自身的总重力,因此飞艇悬浮时,受到的浮力等于其所受的重力,D错误。
综上,正确答案是A。
【答案】
A
【知识点】
阿基米德原理;大气压与高度的关系;浮沉条件
【点评】
本题以民用载人飞艇为新情境,考查了浮力、大气压、浮沉条件的相关知识,要求准确理解阿基米德原理的适用范围、飞艇的升降原理以及大气压的变化规律,注重知识的实际应用。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先回忆物体浮沉条件:物体密度大于液体密度时下沉,浮力小于重力;物体密度等于液体密度时悬浮,浮力等于重力;物体密度小于液体密度时漂浮,浮力等于重力。结合题目中良种沉底、次种漂浮的现象,逐一分析各选项,判断出错误的说法。
【解析】
根据物体浮沉条件和阿基米德原理对各选项逐一分析:
1. 分析选项A:
良种沉入容器底,处于下沉状态,所受浮力小于自身重力;次种漂浮在盐水面,处于漂浮状态,所受浮力等于自身重力,该选项说法正确。
2. 分析选项B:
若良种和次种体积相同,良种沉底,排开盐水的体积等于自身体积;次种漂浮,排开盐水的体积小于自身体积。根据阿基米德原理$F_浮=\rho_液gV_排$,盐水密度相同,良种的$V_排$更大,因此良种受到的浮力较大,该选项说法正确。
3. 分析选项C:
由图可知,次种漂浮,说明次种的密度小于盐水的密度;良种沉底,说明良种的密度大于盐水的密度。因此盐水的密度是大于次种密度、小于良种密度,并非大于所有种子的密度,该选项说法错误。
4. 分析选项D:
更饱满的种子密度更大,要选出更饱满的种子,需要增大盐水的密度,使更饱满的种子沉底、次种漂浮,往盐水中加入适量的盐可以增大盐水密度,该选项说法正确。
综上,说法错误的是选项C。
【答案】
C
【知识点】
物体浮沉条件、阿基米德原理
【点评】
本题考查物体浮沉条件在实际生活中的应用,需结合浮沉条件和阿基米德原理对每个选项细致分析,理解盐水选种的原理是解题关键。
【难度系数】
0.6
解:
1. 潜水艇体积:$V = S(h_1 - h_0) = 100 \, \mathrm{cm}^2 × (12 \, \mathrm{cm} - 10 \, \mathrm{cm}) = 200 \, \mathrm{cm}^3 = 2 × 10^{-4} \, \mathrm{m}^3$
2. 悬浮时重力等于浮力:$G = F_{\mathrm{浮}} = \rho_{\mathrm{水}}gV = 1.0 × 10^3 \, \mathrm{kg/m}^3 × 10 \, \mathrm{N/kg} × 2 × 10^{-4} \, \mathrm{m}^3 = 2 \, \mathrm{N}$
3. 潜水艇材料体积:$V_{\mathrm{材料}} = \frac{m}{\rho} = \frac{G}{g\rho} = \frac{2 \, \mathrm{N}}{10 \, \mathrm{N/kg} × 2.0 × 10^3 \, \mathrm{kg/m}^3} = 1 × 10^{-4} \, \mathrm{m}^3 = 100 \, \mathrm{cm}^3$
4. 沉底时水深:$h_2 = h_0 + \frac{V_{\mathrm{材料}}}{S} = 10 \, \mathrm{cm} + \frac{100 \, \mathrm{cm}^3}{100 \, \mathrm{cm}^2} = 11 \, \mathrm{cm}$
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