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5.某次实验中,烧杯里盛有6℃的水,有一小球在水中恰好悬浮。经研究发现,水的密度随温度的变化的图像如图4所示。现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水的温度下降到0℃的过程中,假设小球的体积始终不变。关于小球的浮沉情况,下列判断正确的是 (
A.先下沉然后上浮
B.浮力变小,一直下沉
C.先上浮然后下沉
D.浮力变大,一直上浮
C
)A.先下沉然后上浮
B.浮力变小,一直下沉
C.先上浮然后下沉
D.浮力变大,一直上浮
答案
5.C
解析
【分析】
首先明确小球在6℃水中悬浮时，小球密度等于6℃水的密度。水的密度随温度变化的核心特点是：4℃时水的密度最大；温度高于4℃时，随温度降低水的密度增大；温度低于4℃时，随温度降低水的密度减小。接下来分两个阶段分析：①温度从6℃降到4℃时，水的密度逐渐增大，大于小球密度，小球上浮；②温度从4℃降到0℃时，水的密度逐渐减小，小于小球密度，小球下沉。因此小球浮沉情况为先上浮后下沉。
【解析】
1. 初始状态判断：小球在6℃的水中恰好悬浮，根据浮沉条件可知，小球的密度等于6℃水的密度，即ρ球=ρ水(6℃)。
2. 温度从6℃降至4℃的过程：水在4℃时密度最大，温度高于4℃时，水的密度随温度降低而增大，因此此过程中ρ水逐渐增大，满足ρ水＞ρ球。根据浮力公式F浮=ρ水gV排（V排=V球），浮力大于小球重力，小球上浮。
3. 温度从4℃降至0℃的过程：温度低于4℃时，水的密度随温度降低而减小，因此此过程中ρ水逐渐减小，最终ρ水＜ρ球，浮力小于小球重力，小球下沉。
综上，小球的浮沉情况为先上浮然后下沉，对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
物体的浮沉条件、密度与温度的关系
【点评】
本题结合水的密度随温度变化的特性和物体浮沉条件，考查学生的分段分析能力，关键是掌握水在4℃时密度最大的规律，分阶段判断水密度与小球密度的大小关系，进而确定浮沉状态。
【难度系数】
0.5
首先明确小球在6℃水中悬浮时，小球密度等于6℃水的密度。水的密度随温度变化的核心特点是：4℃时水的密度最大；温度高于4℃时，随温度降低水的密度增大；温度低于4℃时，随温度降低水的密度减小。接下来分两个阶段分析：①温度从6℃降到4℃时，水的密度逐渐增大，大于小球密度，小球上浮；②温度从4℃降到0℃时，水的密度逐渐减小，小于小球密度，小球下沉。因此小球浮沉情况为先上浮后下沉。
【解析】
1. 初始状态判断：小球在6℃的水中恰好悬浮，根据浮沉条件可知，小球的密度等于6℃水的密度，即ρ球=ρ水(6℃)。
2. 温度从6℃降至4℃的过程：水在4℃时密度最大，温度高于4℃时，水的密度随温度降低而增大，因此此过程中ρ水逐渐增大，满足ρ水＞ρ球。根据浮力公式F浮=ρ水gV排（V排=V球），浮力大于小球重力，小球上浮。
3. 温度从4℃降至0℃的过程：温度低于4℃时，水的密度随温度降低而减小，因此此过程中ρ水逐渐减小，最终ρ水＜ρ球，浮力小于小球重力，小球下沉。
综上，小球的浮沉情况为先上浮然后下沉，对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
物体的浮沉条件、密度与温度的关系
【点评】
本题结合水的密度随温度变化的特性和物体浮沉条件，考查学生的分段分析能力，关键是掌握水在4℃时密度最大的规律，分阶段判断水密度与小球密度的大小关系，进而确定浮沉状态。
【难度系数】
0.5
6.将装有适量水的小玻璃瓶瓶口向下置于大塑料瓶中,使其漂浮在大塑料瓶内的水面上,拧紧大塑料瓶的瓶盖,就做成了如图5所示的“浮沉子”。当增加手对大塑料瓶侧面的压力时,下列说法正确的是 (
A.大塑料瓶内气压不变,小瓶不能实现悬浮
B.大塑料瓶内气压变小,小瓶内水量减少,小瓶能实现悬浮
C.大塑料瓶内气压变大,小瓶内水量减少,小瓶不能实现下潜
D.大塑料瓶内气压变大,小瓶内水量增加,小瓶能实现下潜
D
)A.大塑料瓶内气压不变,小瓶不能实现悬浮
B.大塑料瓶内气压变小,小瓶内水量减少,小瓶能实现悬浮
C.大塑料瓶内气压变大,小瓶内水量减少,小瓶不能实现下潜
D.大塑料瓶内气压变大,小瓶内水量增加,小瓶能实现下潜
答案
6.D
解析
【分析】
要解决这道题，需明确“浮沉子”的工作逻辑：小瓶漂浮时，其总重力（含瓶内空气和少量水）等于受到的浮力。解题时需先判断挤压大塑料瓶后大瓶内的气压变化，再分析小瓶内水量的变化，最后结合浮沉条件判断小瓶的浮沉状态。
【解析】
1. 大塑料瓶内气压变化：当增加手对大塑料瓶侧面的压力时，大塑料瓶的容积被压缩，因此瓶内气压变大。
2. 小瓶内水量变化：大瓶内气压增大后，会通过瓶内的水传递到小瓶内部，使小瓶内的空气被压缩、体积减小，外界水进入小瓶，导致小瓶内水量增加。
3. 小瓶浮沉状态判断：小瓶初始漂浮，浮力等于自身总重力；现在小瓶总重力因水量增加而变大，同时小瓶排开水的体积因内部空气压缩而减小，浮力减小，当总重力大于浮力时，小瓶会下沉，即能实现下潜。
综上，选项D符合分析结果。
【答案】
D
【知识点】
浮沉条件、气压与体积的关系
【点评】
本题结合“浮沉子”装置，综合考查气压变化规律和物体浮沉条件的应用，需理清气压对小瓶重力、浮力的影响，是对基础知识点的典型应用。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需明确“浮沉子”的工作逻辑：小瓶漂浮时，其总重力（含瓶内空气和少量水）等于受到的浮力。解题时需先判断挤压大塑料瓶后大瓶内的气压变化，再分析小瓶内水量的变化，最后结合浮沉条件判断小瓶的浮沉状态。
【解析】
1. 大塑料瓶内气压变化：当增加手对大塑料瓶侧面的压力时，大塑料瓶的容积被压缩，因此瓶内气压变大。
2. 小瓶内水量变化：大瓶内气压增大后，会通过瓶内的水传递到小瓶内部，使小瓶内的空气被压缩、体积减小，外界水进入小瓶，导致小瓶内水量增加。
3. 小瓶浮沉状态判断：小瓶初始漂浮，浮力等于自身总重力；现在小瓶总重力因水量增加而变大，同时小瓶排开水的体积因内部空气压缩而减小，浮力减小，当总重力大于浮力时，小瓶会下沉，即能实现下潜。
综上，选项D符合分析结果。
【答案】
D
【知识点】
浮沉条件、气压与体积的关系
【点评】
本题结合“浮沉子”装置，综合考查气压变化规律和物体浮沉条件的应用，需理清气压对小瓶重力、浮力的影响，是对基础知识点的典型应用。
【难度系数】
0.5
7.小华在喝完口服液后,想通过实验测出空瓶材质的密度,但是他只找到了量筒,于是进行了如下实验操作:
①如图6甲所示,在量筒中注入适量的水,读出量筒的示数$V_1 = 70\ \mathrm{mL}$。
②如图6乙所示,将空瓶放入水中,空瓶漂浮在水面上,读出量筒的示数$V_2 = 80\ \mathrm{mL}$。
③如图6丙所示,将空瓶压至水下,空瓶注满水后沉底,读出量筒的示数$V_3$。
(1)空瓶漂浮时浮力重力,沉底后浮力重力(选填“大于”“等于”或“小于”)。
(2)$V_3 =\_\_\_\_\_\_\mathrm{mL}$,空瓶材质所占的体积为$\mathrm{mL}$。
(3)空瓶材质的密度为$\mathrm{kg/m}^3$。
($\rho_{\mathrm{水}} = 1.0 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$)
①如图6甲所示,在量筒中注入适量的水,读出量筒的示数$V_1 = 70\ \mathrm{mL}$。
②如图6乙所示,将空瓶放入水中,空瓶漂浮在水面上,读出量筒的示数$V_2 = 80\ \mathrm{mL}$。
③如图6丙所示,将空瓶压至水下,空瓶注满水后沉底,读出量筒的示数$V_3$。
(1)空瓶漂浮时浮力重力,沉底后浮力重力(选填“大于”“等于”或“小于”)。
(2)$V_3 =\_\_\_\_\_\_\mathrm{mL}$,空瓶材质所占的体积为$\mathrm{mL}$。
(3)空瓶材质的密度为$\mathrm{kg/m}^3$。
($\rho_{\mathrm{水}} = 1.0 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$)
答案
7.(1)等于 小于 (2)75 5 (3)$2.0×10^3$
解析
【分析】
本题结合物体浮沉条件和密度测量的实验，解题思路为：①根据浮沉条件判断漂浮、沉底时浮力与重力的关系；②利用量筒读数确定各状态下的体积，通过漂浮时浮力等于重力计算空瓶质量；③利用排水法得到空瓶材质的体积；④根据密度公式计算材质密度。
【解析】
(1) 根据物体浮沉条件：物体漂浮时受力平衡，浮力等于重力；物体沉底时，重力大于浮力，因此浮力小于重力。
(2) 由图丙可知，量筒示数$V_3=75\ \mathrm{mL}$；空瓶漂浮时，排开水的体积$V_{\mathrm{排}}=V_2-V_1=80\ \mathrm{mL}-70\ \mathrm{mL}=10\ \mathrm{mL}$。根据漂浮条件$F_{\mathrm{浮}}=G$，即$\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}=mg$，可得空瓶质量$m=\rho_{\mathrm{水}}V_{\mathrm{排}}=1.0\ \mathrm{g/cm^3} × 10\ \mathrm{cm^3}=10\ \mathrm{g}$（$1\ \mathrm{mL}=1\ \mathrm{cm^3}$）。空瓶沉底时，材质体积$V=V_3-V_1=75\ \mathrm{mL}-70\ \mathrm{mL}=5\ \mathrm{mL}=5\ \mathrm{cm^3}$。
(3) 空瓶材质的密度$\rho=\frac{m}{V}=\frac{10\ \mathrm{g}}{5\ \mathrm{cm^3}}=2\ \mathrm{g/cm^3}=2.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}$。
【答案】
(1)等于；小于 (2)75；5 (3)$2.0×10^3$
【知识点】
物体浮沉条件、密度计算、量筒读数
【点评】
本题是浮力与密度结合的典型实验题，利用漂浮法间接测量物体质量，排水法测量材质体积，需要掌握浮沉条件和密度公式的应用，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题结合物体浮沉条件和密度测量的实验，解题思路为：①根据浮沉条件判断漂浮、沉底时浮力与重力的关系；②利用量筒读数确定各状态下的体积，通过漂浮时浮力等于重力计算空瓶质量；③利用排水法得到空瓶材质的体积；④根据密度公式计算材质密度。
【解析】
(1) 根据物体浮沉条件：物体漂浮时受力平衡，浮力等于重力；物体沉底时，重力大于浮力，因此浮力小于重力。
(2) 由图丙可知，量筒示数$V_3=75\ \mathrm{mL}$；空瓶漂浮时，排开水的体积$V_{\mathrm{排}}=V_2-V_1=80\ \mathrm{mL}-70\ \mathrm{mL}=10\ \mathrm{mL}$。根据漂浮条件$F_{\mathrm{浮}}=G$，即$\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}=mg$，可得空瓶质量$m=\rho_{\mathrm{水}}V_{\mathrm{排}}=1.0\ \mathrm{g/cm^3} × 10\ \mathrm{cm^3}=10\ \mathrm{g}$（$1\ \mathrm{mL}=1\ \mathrm{cm^3}$）。空瓶沉底时，材质体积$V=V_3-V_1=75\ \mathrm{mL}-70\ \mathrm{mL}=5\ \mathrm{mL}=5\ \mathrm{cm^3}$。
(3) 空瓶材质的密度$\rho=\frac{m}{V}=\frac{10\ \mathrm{g}}{5\ \mathrm{cm^3}}=2\ \mathrm{g/cm^3}=2.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}$。
【答案】
(1)等于；小于 (2)75；5 (3)$2.0×10^3$
【知识点】
物体浮沉条件、密度计算、量筒读数
【点评】
本题是浮力与密度结合的典型实验题，利用漂浮法间接测量物体质量，排水法测量材质体积，需要掌握浮沉条件和密度公式的应用，难度适中。
【难度系数】
0.5
