12. 如图甲所示,将一圆柱体木块用细线拴在没有水的容器底部,然后向容器中逐渐加水;图乙是木块所受浮力$F_{浮}$随容器中水的深度$h$变化的图像。通过图像信息可知木块的重力为N,木块的密度为$\mathrm{kg/m}^3$。($\rho_{水}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$)

答案
$\boldsymbol{6}$;$\boldsymbol{0.6×10^3}$
解析
解:
当容器中水的深度在6cm~12cm区间时,木块所受浮力保持6N不变,此时细线未被拉紧,木块处于漂浮状态,由二力平衡可得木块重力:
$G = F_{\mathrm{浮}1} = 6\ \mathrm{N}$
当水的深度$h≥16\ \mathrm{cm}$时,木块完全浸没,所受最大浮力$F_{\mathrm{浮}2}=10\ \mathrm{N}$。
由阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$,得木块的体积:
$V = V_{\mathrm{排}} = \dfrac{F_{\mathrm{浮}2}}{\rho_{\mathrm{水}}g} = \dfrac{10\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg}} = 1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$
木块的质量:
$m = \dfrac{G}{g} = \dfrac{6\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}} = 0.6\ \mathrm{kg}$
木块的密度:
$\rho_{\mathrm{木}} = \dfrac{m}{V} = \dfrac{0.6\ \mathrm{kg}}{1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3} = 0.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$
当容器中水的深度在6cm~12cm区间时,木块所受浮力保持6N不变,此时细线未被拉紧,木块处于漂浮状态,由二力平衡可得木块重力:
$G = F_{\mathrm{浮}1} = 6\ \mathrm{N}$
当水的深度$h≥16\ \mathrm{cm}$时,木块完全浸没,所受最大浮力$F_{\mathrm{浮}2}=10\ \mathrm{N}$。
由阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$,得木块的体积:
$V = V_{\mathrm{排}} = \dfrac{F_{\mathrm{浮}2}}{\rho_{\mathrm{水}}g} = \dfrac{10\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg}} = 1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$
木块的质量:
$m = \dfrac{G}{g} = \dfrac{6\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}} = 0.6\ \mathrm{kg}$
木块的密度:
$\rho_{\mathrm{木}} = \dfrac{m}{V} = \dfrac{0.6\ \mathrm{kg}}{1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3} = 0.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$
13. 阅读短文,回答问题。
绝境重生的372潜艇
海水中有时会出现“跃层”,是指由于大海中的海水在各种因素的作用下出现分层,海水密度在垂直方向上出现突变形成的“海中断崖”。如果海水跃层是上层密度大、下层密度小的状态,则形成负密度梯度跃层,当潜艇在水中航行中突然遭遇“海中断崖”,就会急剧掉向海底,称为“掉深”。大多数常规潜艇的有效潜深为300 m,当潜艇不受控制地掉到安全潜深以下时,会被巨大的海水压力破坏,造成失事。
目前世界上遭遇“掉深”唯一生还的是中国372潜艇。在危急时刻,艇长瞬间发出命令:向所有压载水柜供高压气!不到60秒钟,应急供气阀门打开,所有水柜开始供气,并进行了封舱堵漏;2分钟后,全艇各舱室封舱完毕,潜艇“掉深”的速度有所减缓,但“掉深”依然继续;3分钟后,“掉深”终于停止,深度计开始缓慢回升。终于,372潜艇化险为夷,创造了我军乃至世界潜艇史上的奇迹。
(1)潜艇“掉深”是遇到了“海中断崖”,此时海水密度突然变,潜艇所受的浮力突然变,失去平衡而无法控制导致急速下沉;(均填“大”或“小”)
(2)372潜艇艇长命令向所有水柜供气的目的是;
(3)实施高压供气,关闭各种阀门后,潜艇“掉深”的速度有所减缓,但不会立即停止,这是为什么?
绝境重生的372潜艇
海水中有时会出现“跃层”,是指由于大海中的海水在各种因素的作用下出现分层,海水密度在垂直方向上出现突变形成的“海中断崖”。如果海水跃层是上层密度大、下层密度小的状态,则形成负密度梯度跃层,当潜艇在水中航行中突然遭遇“海中断崖”,就会急剧掉向海底,称为“掉深”。大多数常规潜艇的有效潜深为300 m,当潜艇不受控制地掉到安全潜深以下时,会被巨大的海水压力破坏,造成失事。
目前世界上遭遇“掉深”唯一生还的是中国372潜艇。在危急时刻,艇长瞬间发出命令:向所有压载水柜供高压气!不到60秒钟,应急供气阀门打开,所有水柜开始供气,并进行了封舱堵漏;2分钟后,全艇各舱室封舱完毕,潜艇“掉深”的速度有所减缓,但“掉深”依然继续;3分钟后,“掉深”终于停止,深度计开始缓慢回升。终于,372潜艇化险为夷,创造了我军乃至世界潜艇史上的奇迹。
(1)潜艇“掉深”是遇到了“海中断崖”,此时海水密度突然变,潜艇所受的浮力突然变,失去平衡而无法控制导致急速下沉;(均填“大”或“小”)
(2)372潜艇艇长命令向所有水柜供气的目的是;
(3)实施高压供气,关闭各种阀门后,潜艇“掉深”的速度有所减缓,但不会立即停止,这是为什么?
答案
解:
(1) 小;小
(2) 用高压气体将压载水柜中的水排出,减小潜艇自身的重力,使潜艇所受的重力小于浮力,从而阻止潜艇下沉,让潜艇获得向上的力实现上浮
(3) 潜艇具有惯性,原本处于向下运动的状态,即使后续潜艇受到的合力向上,它也会保持原来的向下运动的状态继续向下运动,因此不会立即停止。
(1) 小;小
(2) 用高压气体将压载水柜中的水排出,减小潜艇自身的重力,使潜艇所受的重力小于浮力,从而阻止潜艇下沉,让潜艇获得向上的力实现上浮
(3) 潜艇具有惯性,原本处于向下运动的状态,即使后续潜艇受到的合力向上,它也会保持原来的向下运动的状态继续向下运动,因此不会立即停止。
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