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任务 茶是我国的一种传统饮品,泡茶时,茶叶先会上浮到液面,一段时间之后,又会下沉到杯底。请用所学的科学知识解释这一现象。
答案
因为刚开始茶叶是干的，茶叶内含有空气，它的总重力小于所受到的浮力，所以茶叶先会上浮到液面。当它漂浮在水中时，水会逐渐渗透进入茶叶，叶内的空气完全被排出后，茶叶的重力大于受到的浮力，所以茶叶会下沉。
解析
【分析】
要解释茶叶的浮沉现象，需从物体的浮沉条件（浮力与重力的大小关系决定物体的浮沉）入手分析：首先思考干茶叶刚浸入水中时的状态，干茶叶内部含有空气，此时需比较茶叶整体的重力与受到的浮力大小；再分析茶叶漂浮在液面后的变化，水渗入茶叶、空气排出后，茶叶的重力会发生改变，再次比较重力与浮力的大小，结合浮沉条件就能解释整个过程。
【解析】
1. 泡茶初期：干茶叶内部含有大量空气，此时茶叶的总重力小于其浸没在水中时受到的浮力，根据“浮力大于重力时物体上浮”的浮沉条件，茶叶会上浮到液面。
2. 漂浮一段时间后：水逐渐渗透进入茶叶内部，茶叶内的空气被完全排出，此时茶叶的总重力大于其受到的浮力，根据“浮力小于重力时物体下沉”的浮沉条件，茶叶会下沉到杯底。
【答案】
因为刚开始茶叶是干的，茶叶内含有空气，它的总重力小于所受到的浮力，所以茶叶先会上浮到液面。当它漂浮在水中时，水会逐渐渗透进入茶叶，叶内的空气完全被排出后，茶叶的重力大于受到的浮力，所以茶叶会下沉。
【知识点】
物体的浮沉条件
【点评】
本题结合生活中常见的泡茶现象，考查物体浮沉条件的应用，要求学生能将所学科学知识与生活实际结合，培养学以致用的科学思维，理解生活现象背后的科学原理。
【难度系数】
0.7
要解释茶叶的浮沉现象，需从物体的浮沉条件（浮力与重力的大小关系决定物体的浮沉）入手分析：首先思考干茶叶刚浸入水中时的状态，干茶叶内部含有空气，此时需比较茶叶整体的重力与受到的浮力大小；再分析茶叶漂浮在液面后的变化，水渗入茶叶、空气排出后，茶叶的重力会发生改变，再次比较重力与浮力的大小，结合浮沉条件就能解释整个过程。
【解析】
1. 泡茶初期：干茶叶内部含有大量空气，此时茶叶的总重力小于其浸没在水中时受到的浮力，根据“浮力大于重力时物体上浮”的浮沉条件，茶叶会上浮到液面。
2. 漂浮一段时间后：水逐渐渗透进入茶叶内部，茶叶内的空气被完全排出，此时茶叶的总重力大于其受到的浮力，根据“浮力小于重力时物体下沉”的浮沉条件，茶叶会下沉到杯底。
【答案】
因为刚开始茶叶是干的，茶叶内含有空气，它的总重力小于所受到的浮力，所以茶叶先会上浮到液面。当它漂浮在水中时，水会逐渐渗透进入茶叶，叶内的空气完全被排出后，茶叶的重力大于受到的浮力，所以茶叶会下沉。
【知识点】
物体的浮沉条件
【点评】
本题结合生活中常见的泡茶现象，考查物体浮沉条件的应用，要求学生能将所学科学知识与生活实际结合，培养学以致用的科学思维，理解生活现象背后的科学原理。
【难度系数】
0.7
1. 我国的“辽宁号”航母在海上航行时,当舰载机飞回航母后,下列说法正确的是(
A.航母将下沉一些,所受浮力减小
B.航母将下沉一些,所受浮力增大
C.航母将上浮一些,所受浮力减小
D.航母始终漂浮,所受浮力大小不变
B
)A.航母将下沉一些,所受浮力减小
B.航母将下沉一些,所受浮力增大
C.航母将上浮一些,所受浮力减小
D.航母始终漂浮,所受浮力大小不变
答案
B
解析
航母始终漂浮，浮力等于重力。舰载机飞回航母后，总重力增大，所受浮力增大。由$F_浮=\rho_液gV_排$，海水密度不变，浮力增大，排开海水体积增大，航母将下沉一些。
B
B
2. 装有不同液体的甲、乙两烧杯,放入两个完全相同的物体,当物体静止后两烧杯中液面恰好相平,如图所示。液体对物体的浮力分别是$F_{甲}$、$F_{乙}$,液体对甲、乙两烧杯底部压强分别是$p_{甲}$、$p_{乙}$,下列判断正确的是(
A.$p_{甲}＞p_{乙}$,$F_{甲}= F_{乙}$
B.$p_{甲}= p_{乙}$,$F_{甲}＞F_{乙}$
C.$p_{甲}＜p_{乙}$,$F_{甲}= F_{乙}$
D.$p_{甲}= p_{乙}$,$F_{甲}＜F_{乙}$
A
)A.$p_{甲}＞p_{乙}$,$F_{甲}= F_{乙}$
B.$p_{甲}= p_{乙}$,$F_{甲}＞F_{乙}$
C.$p_{甲}＜p_{乙}$,$F_{甲}= F_{乙}$
D.$p_{甲}= p_{乙}$,$F_{甲}＜F_{乙}$
答案
A
解析
物体在甲中漂浮，$F_{甲}=G$；在乙中悬浮，$F_{乙}=G$，故$F_{甲}=F_{乙}$。
由$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，$F_{甲}=F_{乙}$，$V_{排甲}＜V_{排乙}$，得$\rho_{甲}＞\rho_{乙}$。
两烧杯液面等高，由$p=\rho_{液}gh$，$\rho_{甲}＞\rho_{乙}$，得$p_{甲}＞p_{乙}$。
A
由$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，$F_{甲}=F_{乙}$，$V_{排甲}＜V_{排乙}$，得$\rho_{甲}＞\rho_{乙}$。
两烧杯液面等高，由$p=\rho_{液}gh$，$\rho_{甲}＞\rho_{乙}$，得$p_{甲}＞p_{乙}$。
A
3. 小科和妈妈一起到夜市买了一袋观赏鱼,袋内约有$\frac{1}{3}$的体积是封闭的空气。小科回到家后没有打开塑料袋而是直接放入鱼缸中。若不计塑料袋的自重,那么这个装着水和鱼的塑料袋在鱼缸的水中所处的状态是(
A.悬浮在水中
B.漂浮在水中
C.下沉到缸底
D.先悬浮,后下沉
B
)A.悬浮在水中
B.漂浮在水中
C.下沉到缸底
D.先悬浮,后下沉
答案
B
解析
【分析】
要判断塑料袋的浮沉状态，需利用物体的浮沉条件分析：
1. 首先将塑料袋、袋内的水和鱼视为一个整体，不计塑料袋自重和空气的质量；
2. 假设塑料袋总体积为$V$，其中水和鱼的体积为$\frac{2}{3}V$，水和鱼的密度近似等于鱼缸中水的密度$\rho_{水}$，因此整体的重力近似为$\rho_{水}g×\frac{2}{3}V$；
3. 若整体完全浸没在水中，受到的浮力为$\rho_{水}gV$，此时浮力大于重力，物体将上浮，最终会漂浮在水面（上浮过程中排开水的体积减小，浮力逐渐减小，直到浮力等于重力，保持漂浮状态）。
【解析】
1. 确定研究对象：把塑料袋、袋内的水和鱼看作一个整体，忽略塑料袋自重和空气的质量。
2. 计算整体的重力：设塑料袋总体积为$V$，则袋内水和鱼的体积为$V_{水+鱼}=V-\frac{1}{3}V=\frac{2}{3}V$。由于水和鱼的密度与鱼缸中水的密度$\rho_{水}$相近，因此整体重力$G\approx\rho_{水}gV_{水+鱼}=\rho_{水}g×\frac{2}{3}V$。
3. 分析完全浸没时的浮力：若整体完全浸没在鱼缸水中，受到的浮力$F_{浮}=\rho_{水}gV$。
4. 比较浮力与重力：因为$F_{浮}=\rho_{水}gV ＞ \rho_{水}g×\frac{2}{3}V\approx G$，根据物体浮沉条件，当浮力大于重力时物体上浮，最终会漂浮在水面上（此时排开水的体积减小，浮力等于重力）。
【答案】
B
【知识点】
物体的浮沉条件
【点评】
本题考查物体浮沉条件的实际应用，解题关键是采用整体法分析研究对象，通过比较完全浸没时浮力与重力的关系判断浮沉状态，需要灵活运用浮沉条件解决实际问题。
【难度系数】
0.6
要判断塑料袋的浮沉状态，需利用物体的浮沉条件分析：
1. 首先将塑料袋、袋内的水和鱼视为一个整体，不计塑料袋自重和空气的质量；
2. 假设塑料袋总体积为$V$，其中水和鱼的体积为$\frac{2}{3}V$，水和鱼的密度近似等于鱼缸中水的密度$\rho_{水}$，因此整体的重力近似为$\rho_{水}g×\frac{2}{3}V$；
3. 若整体完全浸没在水中，受到的浮力为$\rho_{水}gV$，此时浮力大于重力，物体将上浮，最终会漂浮在水面（上浮过程中排开水的体积减小，浮力逐渐减小，直到浮力等于重力，保持漂浮状态）。
【解析】
1. 确定研究对象：把塑料袋、袋内的水和鱼看作一个整体，忽略塑料袋自重和空气的质量。
2. 计算整体的重力：设塑料袋总体积为$V$，则袋内水和鱼的体积为$V_{水+鱼}=V-\frac{1}{3}V=\frac{2}{3}V$。由于水和鱼的密度与鱼缸中水的密度$\rho_{水}$相近，因此整体重力$G\approx\rho_{水}gV_{水+鱼}=\rho_{水}g×\frac{2}{3}V$。
3. 分析完全浸没时的浮力：若整体完全浸没在鱼缸水中，受到的浮力$F_{浮}=\rho_{水}gV$。
4. 比较浮力与重力：因为$F_{浮}=\rho_{水}gV ＞ \rho_{水}g×\frac{2}{3}V\approx G$，根据物体浮沉条件，当浮力大于重力时物体上浮，最终会漂浮在水面上（此时排开水的体积减小，浮力等于重力）。
【答案】
B
【知识点】
物体的浮沉条件
【点评】
本题考查物体浮沉条件的实际应用，解题关键是采用整体法分析研究对象，通过比较完全浸没时浮力与重力的关系判断浮沉状态，需要灵活运用浮沉条件解决实际问题。
【难度系数】
0.6
4. 测量液体密度的仪器叫做密度计。将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值,如图甲和乙所示是同一支密度计,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,可以判断烧杯中所盛液体的密度大小。两种液体的密度分别为$\rho_{甲}和\rho_{乙}$,密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力大小分别为$F_{甲}和F_{乙}$,则下列判断正确的是(
A.$\rho_{甲}＜\rho_{乙}$,$F_{甲}= F_{乙}$
B.$\rho_{甲}= \rho_{乙}$,$F_{甲}＞F_{乙}$
C.$\rho_{甲}＞\rho_{乙}$,$F_{甲}= F_{乙}$
D.$\rho_{甲}＜\rho_{乙}$,$F_{甲}＜F_{乙}$
A
)A.$\rho_{甲}＜\rho_{乙}$,$F_{甲}= F_{乙}$
B.$\rho_{甲}= \rho_{乙}$,$F_{甲}＞F_{乙}$
C.$\rho_{甲}＞\rho_{乙}$,$F_{甲}= F_{乙}$
D.$\rho_{甲}＜\rho_{乙}$,$F_{甲}＜F_{乙}$
答案
A
解析
密度计在甲、乙两种液体中均漂浮，根据漂浮条件，浮力等于重力，即$F_{甲}=G$，$F_{乙}=G$，所以$F_{甲}=F_{乙}$。
由阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$可得，$\rho_{液}=\frac{F_{浮}}{gV_{排}}$。因为$F_{甲}=F_{乙}$，且由图可知密度计在甲液体中排开液体的体积$V_{甲排}$大于在乙液体中排开液体的体积$V_{乙排}$，所以$\rho_{甲}＜\rho_{乙}$。
A
由阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$可得，$\rho_{液}=\frac{F_{浮}}{gV_{排}}$。因为$F_{甲}=F_{乙}$，且由图可知密度计在甲液体中排开液体的体积$V_{甲排}$大于在乙液体中排开液体的体积$V_{乙排}$，所以$\rho_{甲}＜\rho_{乙}$。
A
