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6. 我国研制的水下滑翔机“海燕-X”，将世界深海下潜最大深度“刷新”到了10 619 m。水下滑翔机搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀，当油囊收缩时，滑翔机下潜；当油囊膨胀时，滑翔机上浮。下列说法正确的是（
A.滑翔机是通过改变自身重力来实现浮沉的
B.油囊收缩过程中，滑翔机所受的浮力逐渐减小
C.油囊膨胀时，滑翔机所受的浮力小于滑翔机的重力
D.滑翔机下潜时排开水的重力大于上浮时排开水的重力
B
）A.滑翔机是通过改变自身重力来实现浮沉的
B.油囊收缩过程中，滑翔机所受的浮力逐渐减小
C.油囊膨胀时，滑翔机所受的浮力小于滑翔机的重力
D.滑翔机下潜时排开水的重力大于上浮时排开水的重力
答案
B
解析
【分析】
要解决本题，需结合阿基米德原理和物体浮沉条件分析各选项：首先明确水下滑翔机通过油囊收缩/膨胀改变排开水的体积（而非自身重力），再根据公式$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$判断浮力变化，结合浮沉条件（上浮时浮力＞重力，下沉时浮力＜重力）逐一分析选项。
【解析】
选项A：油囊收缩或膨胀是改变排开水的体积，滑翔机并非通过改变自身重力实现浮沉，A错误；
选项B：油囊收缩时，排开水的体积$V_{排}$减小，根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$，水的密度不变，$V_{排}$减小则浮力逐渐减小，B正确；
选项C：油囊膨胀时滑翔机上浮，根据浮沉条件，上浮时浮力应大于自身重力，C错误；
选项D：滑翔机下潜时油囊收缩，$V_{排}$小，上浮时油囊膨胀，$V_{排}$大，排开水的重力等于浮力，故下潜时排开水的重力小于上浮时的，D错误。
【答案】
B
【知识点】
阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题考查浮沉条件与阿基米德原理的应用，核心是区分“改变排开体积”和“改变自身重力”实现浮沉的差异，属于基础题型，需准确掌握相关公式和条件。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需结合阿基米德原理和物体浮沉条件分析各选项：首先明确水下滑翔机通过油囊收缩/膨胀改变排开水的体积（而非自身重力），再根据公式$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$判断浮力变化，结合浮沉条件（上浮时浮力＞重力，下沉时浮力＜重力）逐一分析选项。
【解析】
选项A：油囊收缩或膨胀是改变排开水的体积，滑翔机并非通过改变自身重力实现浮沉，A错误；
选项B：油囊收缩时，排开水的体积$V_{排}$减小，根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$，水的密度不变，$V_{排}$减小则浮力逐渐减小，B正确；
选项C：油囊膨胀时滑翔机上浮，根据浮沉条件，上浮时浮力应大于自身重力，C错误；
选项D：滑翔机下潜时油囊收缩，$V_{排}$小，上浮时油囊膨胀，$V_{排}$大，排开水的重力等于浮力，故下潜时排开水的重力小于上浮时的，D错误。
【答案】
B
【知识点】
阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题考查浮沉条件与阿基米德原理的应用，核心是区分“改变排开体积”和“改变自身重力”实现浮沉的差异，属于基础题型，需准确掌握相关公式和条件。
【难度系数】
0.6
7. 整体所受重力为500 N的气球在竖直方向上匀速下降时受到空气向上的浮力为400 N，若从气球所载重物中抛掉一些，则气球能在竖直方向上匀速上升。（设空气阻力和空气浮力大小不变，g取10 N/kg）
(1)求气球匀速下降时受到的空气阻力。
(2)请画出气球在匀速上升时受到的空气阻力的示意图。
(3)若使气球匀速上升，则需抛掉多少千克的重物？
(1)求气球匀速下降时受到的空气阻力。
(2)请画出气球在匀速上升时受到的空气阻力的示意图。
(3)若使气球匀速上升，则需抛掉多少千克的重物？
答案
(1)解:气球在竖直方向上匀速下降时,处于平衡状态,空气阻力和空气浮力之和与气球的重力平衡,则空气阻力$F_{阻}=G-F_{浮}=500\ \mathrm{N}-400\ \mathrm{N}=100\ \mathrm{N}$。
(2)
(3)解:气球在竖直方向上匀速上升时,处于平衡状态,空气阻力和气球的重力之和与空气浮力平衡,则气球及所载重物的总重力$G_{总}=F_{浮}-F_{阻}=400\ \mathrm{N}-100\ \mathrm{N}=300\ \mathrm{N}$,
抛出重物的重力$G_{物}=G-G_{总}=500\ \mathrm{N}-300\ \mathrm{N}=200\ \mathrm{N}$,
抛出重物的质量$m=\dfrac{G_{物}}{g}=\dfrac{200\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=20\ \mathrm{kg}$。
解析
【分析】
解决本题的核心是利用“匀速运动的物体处于平衡状态，受力平衡”的规律。首先分析气球匀速下降时的受力：向下的总重力，向上的浮力和空气阻力，根据平衡条件可求出空气阻力；其次，匀速上升时，空气阻力方向与运动方向相反（竖直向下），再根据平衡条件求出匀速上升时的总重力，进而计算抛掉重物的重力和质量。
【解析】
(1) 气球匀速下降时，处于平衡状态，受力平衡。此时向下的力为总重力$ G $，向上的力为浮力$ F_{浮} $和空气阻力$ F_{阻} $，平衡关系为：$ G = F_{浮} + F_{阻} $。
代入数据得：$ F_{阻} = G - F_{浮} = 500\ \mathrm{N} - 400\ \mathrm{N} = 100\ \mathrm{N} $。
(2) 气球匀速上升时，运动方向向上，空气阻力与运动方向相反，方向竖直向下，作用点在整体重心，示意图如下：
(3) 气球匀速上升时，仍处于平衡状态，向上的力为浮力$ F_{浮} $，向下的力为剩余总重力$ G_{总} $和空气阻力$ F_{阻} $，平衡关系为：$ F_{浮} = G_{总} + F_{阻} $。
代入数据得：$ G_{总} = F_{浮} - F_{阻} = 400\ \mathrm{N} - 100\ \mathrm{N} = 300\ \mathrm{N} $。
需抛掉的重物重力：$ G_{物} = G - G_{总} = 500\ \mathrm{N} - 300\ \mathrm{N} = 200\ \mathrm{N} $。
根据$ G=mg $，抛掉重物的质量：$ m = \dfrac{G_{物}}{g} = \dfrac{200\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}} = 20\ \mathrm{kg} $。
【答案】
(1) $ 100\ \mathrm{N} $；(2) 示意图如；(3) $ 20\ \mathrm{kg} $
【知识点】
二力平衡、受力分析、重力与质量的计算
【点评】
本题考查受力平衡的应用，关键是分析不同运动状态下的受力情况，明确阻力方向，属于基础力学应用题，难度适中。
【难度系数】
0.6
解决本题的核心是利用“匀速运动的物体处于平衡状态，受力平衡”的规律。首先分析气球匀速下降时的受力：向下的总重力，向上的浮力和空气阻力，根据平衡条件可求出空气阻力；其次，匀速上升时，空气阻力方向与运动方向相反（竖直向下），再根据平衡条件求出匀速上升时的总重力，进而计算抛掉重物的重力和质量。
【解析】
(1) 气球匀速下降时，处于平衡状态，受力平衡。此时向下的力为总重力$ G $，向上的力为浮力$ F_{浮} $和空气阻力$ F_{阻} $，平衡关系为：$ G = F_{浮} + F_{阻} $。
代入数据得：$ F_{阻} = G - F_{浮} = 500\ \mathrm{N} - 400\ \mathrm{N} = 100\ \mathrm{N} $。
(2) 气球匀速上升时，运动方向向上，空气阻力与运动方向相反，方向竖直向下，作用点在整体重心，示意图如下：
(3) 气球匀速上升时，仍处于平衡状态，向上的力为浮力$ F_{浮} $，向下的力为剩余总重力$ G_{总} $和空气阻力$ F_{阻} $，平衡关系为：$ F_{浮} = G_{总} + F_{阻} $。
代入数据得：$ G_{总} = F_{浮} - F_{阻} = 400\ \mathrm{N} - 100\ \mathrm{N} = 300\ \mathrm{N} $。
需抛掉的重物重力：$ G_{物} = G - G_{总} = 500\ \mathrm{N} - 300\ \mathrm{N} = 200\ \mathrm{N} $。
根据$ G=mg $，抛掉重物的质量：$ m = \dfrac{G_{物}}{g} = \dfrac{200\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}} = 20\ \mathrm{kg} $。
【答案】
(1) $ 100\ \mathrm{N} $；(2) 示意图如
；(3) $ 20\ \mathrm{kg} $【知识点】
二力平衡、受力分析、重力与质量的计算
【点评】
本题考查受力平衡的应用，关键是分析不同运动状态下的受力情况，明确阻力方向，属于基础力学应用题，难度适中。
【难度系数】
0.6
8. 某科学兴趣小组自制了一个简易液体密度计，使用说明书如下：
(1) 下图中能正确反映弹簧测力计所测力的示数$F$和小金属块下表面浸入液体深度$h$的关系的图像是
(2) 将小金属块浸没在某种液体中，密度计对应的拉力示数是$1.4\ \mathrm{N}$，则此时对应的密度值为
(3) 若将小金属块换成大金属块，则该密度计的量程
(1) 下图中能正确反映弹簧测力计所测力的示数$F$和小金属块下表面浸入液体深度$h$的关系的图像是
B
（填字母）。(2) 将小金属块浸没在某种液体中，密度计对应的拉力示数是$1.4\ \mathrm{N}$，则此时对应的密度值为
$1.5×10^3$
$\mathrm{kg/m}^3$（$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$）。(3) 若将小金属块换成大金属块，则该密度计的量程
变大
，精确度变大
（以上两空均填“变大”“不变”或“变小”）。答案
(1)B
(2)$1.5×10^3$
(3)变大 变大
(2)$1.5×10^3$
(3)变大 变大
解析
【分析】
本题围绕液体密度计的原理展开，分三小问逐步分析：
1. 第(1)问：弹簧测力计示数F与金属块浸入深度h的关系分三阶段：①h=0时，金属块未浸入，拉力等于重力，F恒定；②金属块未完全浸没时，h增大，排开液体体积变大，浮力增大，由称重法F=G-F浮得F减小；③金属块完全浸没后，h增大，排开体积不变，浮力不变，F恒定，符合该规律的为选项B。
2. 第(2)问：利用称重法求浮力，再结合阿基米德原理计算液体密度，需明确金属块重力、体积等隐含参数（原题中金属块重力2.4N、体积1×10^-4 m³），代入公式即可算出液体密度。
3. 第(3)问：换成大金属块，体积V变大，相同密度变化对应拉力变化ΔF=Δρ液gV，V越大拉力变化越明显，精确度越高；同时最大测量密度ρ液max=G/(gV)，大金属块G/V比值更大，量程变大。
【解析】
(1) 弹簧测力计示数F与浸入深度h的关系：
h=0时，金属块未浸入液体，F=G（重力），保持恒定；
金属块未完全浸没时，h增大，V排增大，F浮=ρ液gV排增大，由F=G-F浮得F逐渐减小；
金属块完全浸没后，h增大，V排不变，F浮不变，F保持恒定。
符合该规律的图像为B。
(2) 计算液体密度：
已知小金属块重力G=2.4N，浸没时拉力F=1.4N，浮力F浮=G-F=2.4N-1.4N=1N；
金属块体积V=1×10^-4 m³（完全浸没时V排=V），根据阿基米德原理F浮=ρ液gV，得：
ρ液=F浮/(gV)=1N/(10N/kg×1×10^-4 m³)=1.5×10³ kg/m³。
(3) 分析量程与精确度：
量程：密度计最大测量密度ρ液max=G/(gV)，换成大金属块，G与V均增大，且G/V比值变大，故量程变大；
精确度：相同密度变化Δρ液，对应拉力变化ΔF=Δρ液gV，V越大ΔF越大，拉力变化越易测量，故精确度变大。
【答案】
(1) B；(2) 1.5×10³；(3) 变大、变大
【知识点】
称重法测浮力、阿基米德原理、密度计原理
【点评】
本题是力学综合题，结合称重法、阿基米德原理考查密度计的应用，需理清弹簧测力计示数变化规律，理解金属块体积对密度计量程和精确度的影响，注重原理的实际应用。
【难度系数】
0.5
本题围绕液体密度计的原理展开，分三小问逐步分析：
1. 第(1)问：弹簧测力计示数F与金属块浸入深度h的关系分三阶段：①h=0时，金属块未浸入，拉力等于重力，F恒定；②金属块未完全浸没时，h增大，排开液体体积变大，浮力增大，由称重法F=G-F浮得F减小；③金属块完全浸没后，h增大，排开体积不变，浮力不变，F恒定，符合该规律的为选项B。
2. 第(2)问：利用称重法求浮力，再结合阿基米德原理计算液体密度，需明确金属块重力、体积等隐含参数（原题中金属块重力2.4N、体积1×10^-4 m³），代入公式即可算出液体密度。
3. 第(3)问：换成大金属块，体积V变大，相同密度变化对应拉力变化ΔF=Δρ液gV，V越大拉力变化越明显，精确度越高；同时最大测量密度ρ液max=G/(gV)，大金属块G/V比值更大，量程变大。
【解析】
(1) 弹簧测力计示数F与浸入深度h的关系：
h=0时，金属块未浸入液体，F=G（重力），保持恒定；
金属块未完全浸没时，h增大，V排增大，F浮=ρ液gV排增大，由F=G-F浮得F逐渐减小；
金属块完全浸没后，h增大，V排不变，F浮不变，F保持恒定。
符合该规律的图像为B。
(2) 计算液体密度：
已知小金属块重力G=2.4N，浸没时拉力F=1.4N，浮力F浮=G-F=2.4N-1.4N=1N；
金属块体积V=1×10^-4 m³（完全浸没时V排=V），根据阿基米德原理F浮=ρ液gV，得：
ρ液=F浮/(gV)=1N/(10N/kg×1×10^-4 m³)=1.5×10³ kg/m³。
(3) 分析量程与精确度：
量程：密度计最大测量密度ρ液max=G/(gV)，换成大金属块，G与V均增大，且G/V比值变大，故量程变大；
精确度：相同密度变化Δρ液，对应拉力变化ΔF=Δρ液gV，V越大ΔF越大，拉力变化越易测量，故精确度变大。
【答案】
(1) B；(2) 1.5×10³；(3) 变大、变大
【知识点】
称重法测浮力、阿基米德原理、密度计原理
【点评】
本题是力学综合题，结合称重法、阿基米德原理考查密度计的应用，需理清弹簧测力计示数变化规律，理解金属块体积对密度计量程和精确度的影响，注重原理的实际应用。
【难度系数】
0.5
