登录
6. 如图为我国自主设计建造的首艘弹射型航空母舰——福建舰，舰长320m，舰宽78m，其搭载的舰载机数量居世界领先水平。
（1）若福建舰的满载排水量为$8× 10^{4}\mathrm{t}$，则它满载时停泊在海面上受到的浮力为
（2）一架舰载机起飞后，福建舰排开水的体积将
（1）若福建舰的满载排水量为$8× 10^{4}\mathrm{t}$，则它满载时停泊在海面上受到的浮力为
$8×10^8$
N。（$g$取10N/kg）（2）一架舰载机起飞后，福建舰排开水的体积将
变小
（填“变大”“变小”或“不变”）。答案
6. (1) $8×10^8$ (2) 变小
解析
【分析】
本题围绕福建舰考查浮力相关知识，解题思路：（1）利用阿基米德原理，漂浮物体所受浮力等于排开液体的重力，先将满载排水量的单位换算为千克，再计算排开水的重力，即可得到满载时的浮力；（2）舰载机起飞后，航母总重力减小，航母始终漂浮，浮力等于自身总重力，结合阿基米德原理判断排开水的体积变化。
【解析】
（1）已知福建舰满载排水量$m_{排}=8×10^4\mathrm{t}=8×10^4×10^3\mathrm{kg}=8×10^7\mathrm{kg}$，根据阿基米德原理，满载时受到的浮力等于排开水的重力，即$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g=8×10^7\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=8×10^8\mathrm{N}$。
（2）舰载机起飞后，福建舰的总重力减小，由于福建舰始终漂浮在海面上，浮力等于自身总重力，因此浮力减小；根据阿基米德原理$F_{浮}=ρ_{海水}gV_{排}$，海水密度$ρ_{海水}$和$g$不变，浮力减小，则排开水的体积$V_{排}$变小。
【答案】
(1) $8×10^8$；(2) 变小
【知识点】
浮力的计算；阿基米德原理；物体的漂浮条件
【点评】
本题结合福建舰的实际情境，考查浮力的基础应用，需要学生掌握漂浮时浮力与重力的关系、阿基米德原理的应用，属于初中物理浮力部分的基础题，难度适中。
【难度系数】
0.7
本题围绕福建舰考查浮力相关知识，解题思路：（1）利用阿基米德原理，漂浮物体所受浮力等于排开液体的重力，先将满载排水量的单位换算为千克，再计算排开水的重力，即可得到满载时的浮力；（2）舰载机起飞后，航母总重力减小，航母始终漂浮，浮力等于自身总重力，结合阿基米德原理判断排开水的体积变化。
【解析】
（1）已知福建舰满载排水量$m_{排}=8×10^4\mathrm{t}=8×10^4×10^3\mathrm{kg}=8×10^7\mathrm{kg}$，根据阿基米德原理，满载时受到的浮力等于排开水的重力，即$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g=8×10^7\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=8×10^8\mathrm{N}$。
（2）舰载机起飞后，福建舰的总重力减小，由于福建舰始终漂浮在海面上，浮力等于自身总重力，因此浮力减小；根据阿基米德原理$F_{浮}=ρ_{海水}gV_{排}$，海水密度$ρ_{海水}$和$g$不变，浮力减小，则排开水的体积$V_{排}$变小。
【答案】
(1) $8×10^8$；(2) 变小
【知识点】
浮力的计算；阿基米德原理；物体的漂浮条件
【点评】
本题结合福建舰的实际情境，考查浮力的基础应用，需要学生掌握漂浮时浮力与重力的关系、阿基米德原理的应用，属于初中物理浮力部分的基础题，难度适中。
【难度系数】
0.7
7. 拿一个薄的塑料袋(或食品保鲜袋等), 将袋口朝下, 用电吹风机往袋里向上吹一会儿热风后, 关闭吹风机。放手后, 塑料袋会缓缓上升, 过一会儿它又会掉下来。做一做这个实验, 并解释这个现象。
答案
7. 用电吹风机往袋里向上吹热风时，因为热空气密度比外面空气的密度小，而薄的塑料袋重力又很小，当塑料袋和热空气的总重小于空气对它的浮力时，松手后，塑料袋就会缓缓上升；过一会儿，热空气冷却，密度变大，当塑料袋和袋内空气的总重大于空气对它的浮力时，它就会下落。
解析
【分析】
要解释塑料袋先上升后下落的现象，需结合两个核心物理规律：一是空气密度与温度的关系（热空气密度小于冷空气），二是物体浮沉条件（浮力与总重力的大小关系决定物体的运动状态）。先分析吹热风时的情况：袋内热空气密度小，总重力小于浮力，所以上升；再分析冷却后的情况：热空气冷却后密度变大，总重力大于浮力，所以下落。
【解析】
1. 吹热风阶段：电吹风机向塑料袋内吹入热空气，热空气的密度比周围冷空气的密度小；由于塑料袋很薄，自身重力极小，此时塑料袋与内部热空气的总重力小于外界空气对它们的浮力，根据物体浮沉条件，当浮力大于总重力时，物体上浮，因此放手后塑料袋缓缓上升。
2. 冷却下落阶段：过一段时间后，袋内的热空气逐渐冷却，温度降低，空气密度变大，此时塑料袋与内部冷却空气的总重力增大，当总重力大于外界空气对它们的浮力时，根据物体浮沉条件，物体下沉，所以塑料袋会掉下来。
【答案】
用电吹风机往袋里向上吹热风时，因为热空气密度比外面空气的密度小，而薄的塑料袋重力又很小，当塑料袋和热空气的总重小于空气对它的浮力时，松手后，塑料袋就会缓缓上升；过一会儿，热空气冷却，密度变大，当塑料袋和袋内空气的总重大于空气对它的浮力时，它就会下落。
【知识点】
密度与温度、物体的浮沉条件
【点评】
本题通过生活小实验考查物理知识的应用，贴近日常，能帮助学生将抽象的密度、浮沉条件概念与实际现象结合，巩固知识点，难度适中。
【难度系数】
0.5
要解释塑料袋先上升后下落的现象，需结合两个核心物理规律：一是空气密度与温度的关系（热空气密度小于冷空气），二是物体浮沉条件（浮力与总重力的大小关系决定物体的运动状态）。先分析吹热风时的情况：袋内热空气密度小，总重力小于浮力，所以上升；再分析冷却后的情况：热空气冷却后密度变大，总重力大于浮力，所以下落。
【解析】
1. 吹热风阶段：电吹风机向塑料袋内吹入热空气，热空气的密度比周围冷空气的密度小；由于塑料袋很薄，自身重力极小，此时塑料袋与内部热空气的总重力小于外界空气对它们的浮力，根据物体浮沉条件，当浮力大于总重力时，物体上浮，因此放手后塑料袋缓缓上升。
2. 冷却下落阶段：过一段时间后，袋内的热空气逐渐冷却，温度降低，空气密度变大，此时塑料袋与内部冷却空气的总重力增大，当总重力大于外界空气对它们的浮力时，根据物体浮沉条件，物体下沉，所以塑料袋会掉下来。
【答案】
用电吹风机往袋里向上吹热风时，因为热空气密度比外面空气的密度小，而薄的塑料袋重力又很小，当塑料袋和热空气的总重小于空气对它的浮力时，松手后，塑料袋就会缓缓上升；过一会儿，热空气冷却，密度变大，当塑料袋和袋内空气的总重大于空气对它的浮力时，它就会下落。
【知识点】
密度与温度、物体的浮沉条件
【点评】
本题通过生活小实验考查物理知识的应用，贴近日常，能帮助学生将抽象的密度、浮沉条件概念与实际现象结合，巩固知识点，难度适中。
【难度系数】
0.5
8. 某同学进行“浮筒打捞法”打捞沉船的模拟试验。如图，将一艘重为27N的模型船沉入水底来模拟沉船，并在模型船两侧绑上若干个装满水的轻质塑料瓶（不易变形），用注射器将塑料瓶中的水排出，“沉船”便浮了起来。
（1）在瓶中水逐渐排出而模型船还未上浮的过程中，塑料瓶所受的浮力将
（2）若未绑塑料瓶的模型船沉底时排开水的体积为$0.001\mathrm{m}^3$，求此时其所受的浮力大小。（$g$取$10\mathrm{N/kg}$）
（3）一个塑料瓶上浮时能对船产生5N的拉力。要使模型船上浮，至少需要绑几个这样的塑料瓶？
（1）在瓶中水逐渐排出而模型船还未上浮的过程中，塑料瓶所受的浮力将
不变
（填“变大”“变小”或“不变”）。（2）若未绑塑料瓶的模型船沉底时排开水的体积为$0.001\mathrm{m}^3$，求此时其所受的浮力大小。（$g$取$10\mathrm{N/kg}$）
（3）一个塑料瓶上浮时能对船产生5N的拉力。要使模型船上浮，至少需要绑几个这样的塑料瓶？
答案
8. (1) 不变 (2) 10N (3) 4
解析
【分析】
第(1)问：根据阿基米德原理，浮力由液体密度和排开液体的体积决定，塑料瓶排水过程中始终浸没，排开水的体积不变，液体密度不变，因此浮力不变。
第(2)问：直接利用阿基米德原理公式，代入已知的排开水体积计算模型船的浮力。
第(3)问：要使模型船上浮，向上的总力至少等于船的重力，先算出模型船沉底时的浮力，再求出需要塑料瓶提供的总拉力，最后结合每个塑料瓶的拉力计算最少需要的塑料瓶数量，结果向上取整。
【解析】
(1) 塑料瓶在排水过程中，始终浸没在水中，排开水的体积等于塑料瓶自身的体积，保持不变；水的密度不变，根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$，可知塑料瓶所受的浮力不变。
(2) 根据阿基米德原理，模型船沉底时所受浮力：
$F_{浮船}=\rho_{水}gV_{排}=1.0×10^3\mathrm{kg/m^3}×10\mathrm{N/kg}×0.001\mathrm{m^3}=10\mathrm{N}$。
(3) 模型船要上浮，向上的总力至少等于其重力，因此需要塑料瓶提供的总拉力至少为：
$F_{拉总}=G_{船}-F_{浮船}=27\mathrm{N}-10\mathrm{N}=17\mathrm{N}$。
每个塑料瓶提供5N拉力，所需塑料瓶数量$n=\frac{17\mathrm{N}}{5\mathrm{N/个}}=3.4$个，塑料瓶数量为整数，向上取整，至少需要4个。
【答案】
(1) 不变 (2) 10N (3) 4
【知识点】
阿基米德原理、浮力的应用
【点评】
本题结合“浮筒打捞法”的实际场景，考查阿基米德原理的应用，需要理解浮力的决定因素，结合受力分析解决实际问题，注重知识的实际应用，难度适中。
【难度系数】
0.5
第(1)问：根据阿基米德原理，浮力由液体密度和排开液体的体积决定，塑料瓶排水过程中始终浸没，排开水的体积不变，液体密度不变，因此浮力不变。
第(2)问：直接利用阿基米德原理公式，代入已知的排开水体积计算模型船的浮力。
第(3)问：要使模型船上浮，向上的总力至少等于船的重力，先算出模型船沉底时的浮力，再求出需要塑料瓶提供的总拉力，最后结合每个塑料瓶的拉力计算最少需要的塑料瓶数量，结果向上取整。
【解析】
(1) 塑料瓶在排水过程中，始终浸没在水中，排开水的体积等于塑料瓶自身的体积，保持不变；水的密度不变，根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$，可知塑料瓶所受的浮力不变。
(2) 根据阿基米德原理，模型船沉底时所受浮力：
$F_{浮船}=\rho_{水}gV_{排}=1.0×10^3\mathrm{kg/m^3}×10\mathrm{N/kg}×0.001\mathrm{m^3}=10\mathrm{N}$。
(3) 模型船要上浮，向上的总力至少等于其重力，因此需要塑料瓶提供的总拉力至少为：
$F_{拉总}=G_{船}-F_{浮船}=27\mathrm{N}-10\mathrm{N}=17\mathrm{N}$。
每个塑料瓶提供5N拉力，所需塑料瓶数量$n=\frac{17\mathrm{N}}{5\mathrm{N/个}}=3.4$个，塑料瓶数量为整数，向上取整，至少需要4个。
【答案】
(1) 不变 (2) 10N (3) 4
【知识点】
阿基米德原理、浮力的应用
【点评】
本题结合“浮筒打捞法”的实际场景，考查阿基米德原理的应用，需要理解浮力的决定因素，结合受力分析解决实际问题，注重知识的实际应用，难度适中。
【难度系数】
0.5
