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10. 在远洋轮船的船舷上，用漆画着多条“吃水线”，又称“载重线”。如图10.3-13所示，标有“W”的是船舶满载时冬季在海上航行的载重线，标有“S”的是船舶满载时夏季在海上航行的载重线。比较轮船冬季与夏季满载时受到的浮力及冬季海水密度$\rho_{W}$与夏季海水密度$\rho_{S}$的关系(
A.浮力增大，$\rho_{W}=\rho_{S}$
B.浮力减小，$\rho_{W}=\rho_{S}$
C.浮力不变，$\rho_{W}＞\rho_{S}$
D.浮力不变，$\rho_{W}＜\rho_{S}$
C
)。A.浮力增大，$\rho_{W}=\rho_{S}$
B.浮力减小，$\rho_{W}=\rho_{S}$
C.浮力不变，$\rho_{W}＞\rho_{S}$
D.浮力不变，$\rho_{W}＜\rho_{S}$
答案
10. C 解析 无论冬季还是夏季，轮船都漂浮，所以浮力均等于重力，因此浮力不变。因为冬季吃水线位置比夏季吃水线位置靠下，故$V_{排w}＜V_{排s}$，根据$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$得$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{液}g}$，$F_{浮}$、$g$相同，因为$V_{排w}＜V_{排s}$，所以$\rho_{w}＞\rho_{s}$。
解析
【分析】
首先，轮船冬季和夏季满载时均处于漂浮状态，根据漂浮条件，漂浮时物体受到的浮力等于自身重力，轮船满载时总重力不变，所以冬季和夏季受到的浮力相等。接着观察吃水线，冬季载重线“W”在夏季载重线“S”下方，说明冬季轮船排开海水的体积更小。再根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，在浮力和g不变的情况下，排开液体体积越小，液体密度越大，由此可判断冬季海水密度大于夏季海水密度。
【解析】
1. 分析轮船的受力状态：
冬季和夏季满载时，轮船都漂浮在海面上，根据漂浮条件可知：
$F_{浮}=G_{总}$
由于轮船满载时的总重力$G_{总}$不变，因此冬季与夏季满载时轮船受到的浮力大小相等。
2. 分析排开海水的体积：
由图可知，冬季载重线“W”的位置低于夏季载重线“S”，说明冬季轮船排开海水的体积$V_{排W} ＜ V_{排S}$。
3. 根据阿基米德原理判断海水密度：
由阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$变形可得：
$\rho_{液}=\frac{F_{浮}}{gV_{排}}$
因为$F_{浮}$和$g$均不变，且$V_{排W} ＜ V_{排S}$，所以$\rho_{W} ＞ \rho_{S}$。
综上，轮船冬季与夏季满载时浮力不变，$\rho_{W}＞\rho_{S}$，答案选C。
【答案】
C
【知识点】
漂浮条件、阿基米德原理
【点评】
本题结合远洋轮船的载重线这一生活实例，考查漂浮条件与阿基米德原理的综合应用，需要结合图像分析排开液体体积的变化，注重对知识实际应用能力的考查，帮助学生理解物理知识在生活中的体现。
【难度系数】
0.6
首先，轮船冬季和夏季满载时均处于漂浮状态，根据漂浮条件，漂浮时物体受到的浮力等于自身重力，轮船满载时总重力不变，所以冬季和夏季受到的浮力相等。接着观察吃水线，冬季载重线“W”在夏季载重线“S”下方，说明冬季轮船排开海水的体积更小。再根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，在浮力和g不变的情况下，排开液体体积越小，液体密度越大，由此可判断冬季海水密度大于夏季海水密度。
【解析】
1. 分析轮船的受力状态：
冬季和夏季满载时，轮船都漂浮在海面上，根据漂浮条件可知：
$F_{浮}=G_{总}$
由于轮船满载时的总重力$G_{总}$不变，因此冬季与夏季满载时轮船受到的浮力大小相等。
2. 分析排开海水的体积：
由图可知，冬季载重线“W”的位置低于夏季载重线“S”，说明冬季轮船排开海水的体积$V_{排W} ＜ V_{排S}$。
3. 根据阿基米德原理判断海水密度：
由阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$变形可得：
$\rho_{液}=\frac{F_{浮}}{gV_{排}}$
因为$F_{浮}$和$g$均不变，且$V_{排W} ＜ V_{排S}$，所以$\rho_{W} ＞ \rho_{S}$。
综上，轮船冬季与夏季满载时浮力不变，$\rho_{W}＞\rho_{S}$，答案选C。
【答案】
C
【知识点】
漂浮条件、阿基米德原理
【点评】
本题结合远洋轮船的载重线这一生活实例，考查漂浮条件与阿基米德原理的综合应用，需要结合图像分析排开液体体积的变化，注重对知识实际应用能力的考查，帮助学生理解物理知识在生活中的体现。
【难度系数】
0.6
11. 在一段细木棍的一端缠绕几圈铁丝，使它能直立浮在水中，并有一段露出水面。如果用剪刀将露出水面的部分剪去，则剩下的部分将(
A.下沉到水底
B.下沉，但悬浮在水中
C.上浮
D.不下沉也不上浮，断面仍与水面相齐
C
)。A.下沉到水底
B.下沉，但悬浮在水中
C.上浮
D.不下沉也不上浮，断面仍与水面相齐
答案
11. C
解析
【分析】
首先明确初始状态：缠绕铁丝的木棍直立浮在水中，处于漂浮状态，此时浮力等于木棍（含铁丝）的总重力。当剪去露出水面的部分后，剩余部分的重力减小，但此时排开水的体积未发生变化，浮力暂时大于剩余部分的重力。根据物体浮沉条件，当浮力大于重力时物体将上浮，直到排开水的体积减小，浮力等于剩余部分的重力，重新达到漂浮状态。解题的核心是分析剪去部分前后重力与浮力的大小变化关系。
【解析】
1. 初始状态分析：木棍（含铁丝）直立浮在水中，处于漂浮状态，根据漂浮条件，此时受到的浮力$F_{浮}=G_{总}$（$G_{总}$为木棍和铁丝的总重力）。
2. 剪去露出部分后的受力分析：剩余部分的重力变为$G_{剩}$，且$G_{剩}＜G_{总}$；此时剩余部分排开水的体积未改变，所以受到的浮力$F_{浮}$暂时不变，即$F_{浮}＞G_{剩}$。
3. 根据浮沉条件判断运动状态：当浮力大于物体重力时，物体将上浮，直到排开水的体积减小，浮力减小至等于$G_{剩}$，剩余部分再次处于漂浮状态。因此剩下的部分将上浮。
【答案】
C
【知识点】
物体浮沉条件；漂浮条件
【点评】
本题考查物体浮沉条件的实际应用，重点在于准确分析剪去露出水面部分前后，物体重力与浮力的动态变化关系。容易出错的点是忽略剪去部分后浮力暂时大于剩余重力的情况，误判为下沉，需牢记漂浮状态下浮力等于重力的核心规律。
【难度系数】
0.6
首先明确初始状态：缠绕铁丝的木棍直立浮在水中，处于漂浮状态，此时浮力等于木棍（含铁丝）的总重力。当剪去露出水面的部分后，剩余部分的重力减小，但此时排开水的体积未发生变化，浮力暂时大于剩余部分的重力。根据物体浮沉条件，当浮力大于重力时物体将上浮，直到排开水的体积减小，浮力等于剩余部分的重力，重新达到漂浮状态。解题的核心是分析剪去部分前后重力与浮力的大小变化关系。
【解析】
1. 初始状态分析：木棍（含铁丝）直立浮在水中，处于漂浮状态，根据漂浮条件，此时受到的浮力$F_{浮}=G_{总}$（$G_{总}$为木棍和铁丝的总重力）。
2. 剪去露出部分后的受力分析：剩余部分的重力变为$G_{剩}$，且$G_{剩}＜G_{总}$；此时剩余部分排开水的体积未改变，所以受到的浮力$F_{浮}$暂时不变，即$F_{浮}＞G_{剩}$。
3. 根据浮沉条件判断运动状态：当浮力大于物体重力时，物体将上浮，直到排开水的体积减小，浮力减小至等于$G_{剩}$，剩余部分再次处于漂浮状态。因此剩下的部分将上浮。
【答案】
C
【知识点】
物体浮沉条件；漂浮条件
【点评】
本题考查物体浮沉条件的实际应用，重点在于准确分析剪去露出水面部分前后，物体重力与浮力的动态变化关系。容易出错的点是忽略剪去部分后浮力暂时大于剩余重力的情况，误判为下沉，需牢记漂浮状态下浮力等于重力的核心规律。
【难度系数】
0.6
12. 某潜水器的总质量约为25t(其中它的外部挂有2t的压载铁)，当它从水面上开始下潜，下潜深度为10000m时，潜水器通过适时抛掉部分压载铁实现悬停，当在10000m深度处完成工作后，潜航员需要再抛掉剩余的压载铁，才能实现上浮。海水密度取1.03×10³kg/m³，g取10N/kg。
(1) 潜水器和压载铁的简化图如图10.3-14所示，2t的压载铁的体积约为0.25m³，压载铁在海水中受到的浮力为
(2) 潜水器开始上浮(加速上升)时，它受到的浮力至少要大于
(1) 潜水器和压载铁的简化图如图10.3-14所示，2t的压载铁的体积约为0.25m³，压载铁在海水中受到的浮力为
2575
N，抛掉全部压载铁后，潜水器所受的合力减小了17425
N。(2) 潜水器开始上浮(加速上升)时，它受到的浮力至少要大于
$2.3×10^{5}$
N。答案
12. （1）2575 17425 （2）$2.3×10^{5}$
解析
【分析】
（1）第一空：求压载铁的浮力，可利用阿基米德原理$F_{浮}=ρ_{液}gV_{排}$，代入已知的海水密度、g和压载铁体积计算即可。
第二空：抛掉压载铁后，潜水器合力的减小量等于压载铁的重力减去它受到的浮力。悬停时压载铁的重力与浮力的差值是潜水器需额外平衡的向下的力，抛掉后该力消失，此差值即为合力减小量。
（2）潜水器上浮时，浮力需大于自身重力，先计算潜水器去掉全部压载铁后的重力，该重力即为浮力需大于的最小值。
【解析】
（1）①计算压载铁受到的浮力：
根据阿基米德原理$F_{浮}=ρ_{海水}gV_{排}$，
已知$ρ_{海水}=1.03×10^{3}kg/m^{3}$，$g=10N/kg$，$V_{排}=0.25m^{3}$，
代入数据得：
$F_{浮}=1.03×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg×0.25m^{3}=2575N$。
②计算抛掉全部压载铁后合力的减小量：
压载铁的重力$G_{压}=m_{压}g=2×10^{3}kg×10N/kg=20000N$，
压载铁受到的浮力为2575N，原来压载铁对潜水器的向下作用力为$G_{压}-F_{浮}=20000N - 2575N=17425N$，抛掉压载铁后该力消失，故潜水器所受合力减小了17425N。
（2）计算潜水器上浮时浮力需大于的最小值：
潜水器自身的质量$m_{潜}=25t - 2t=23t=2.3×10^{4}kg$，
潜水器自身的重力$G_{潜}=m_{潜}g=2.3×10^{4}kg×10N/kg=2.3×10^{5}N$，
根据物体浮沉条件，要实现上浮，浮力至少要大于潜水器自身的重力，即大于$2.3×10^{5}N$。
【答案】
(1) 2575；17425
(2) $2.3×10^{5}$
【知识点】
阿基米德原理；力的合成；物体的浮沉条件
【点评】
本题考查浮力与浮沉条件的综合应用，需结合阿基米德原理和受力分析求解，关键是理清不同状态下物体的受力情况。
【难度系数】
0.6
（1）第一空：求压载铁的浮力，可利用阿基米德原理$F_{浮}=ρ_{液}gV_{排}$，代入已知的海水密度、g和压载铁体积计算即可。
第二空：抛掉压载铁后，潜水器合力的减小量等于压载铁的重力减去它受到的浮力。悬停时压载铁的重力与浮力的差值是潜水器需额外平衡的向下的力，抛掉后该力消失，此差值即为合力减小量。
（2）潜水器上浮时，浮力需大于自身重力，先计算潜水器去掉全部压载铁后的重力，该重力即为浮力需大于的最小值。
【解析】
（1）①计算压载铁受到的浮力：
根据阿基米德原理$F_{浮}=ρ_{海水}gV_{排}$，
已知$ρ_{海水}=1.03×10^{3}kg/m^{3}$，$g=10N/kg$，$V_{排}=0.25m^{3}$，
代入数据得：
$F_{浮}=1.03×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg×0.25m^{3}=2575N$。
②计算抛掉全部压载铁后合力的减小量：
压载铁的重力$G_{压}=m_{压}g=2×10^{3}kg×10N/kg=20000N$，
压载铁受到的浮力为2575N，原来压载铁对潜水器的向下作用力为$G_{压}-F_{浮}=20000N - 2575N=17425N$，抛掉压载铁后该力消失，故潜水器所受合力减小了17425N。
（2）计算潜水器上浮时浮力需大于的最小值：
潜水器自身的质量$m_{潜}=25t - 2t=23t=2.3×10^{4}kg$，
潜水器自身的重力$G_{潜}=m_{潜}g=2.3×10^{4}kg×10N/kg=2.3×10^{5}N$，
根据物体浮沉条件，要实现上浮，浮力至少要大于潜水器自身的重力，即大于$2.3×10^{5}N$。
【答案】
(1) 2575；17425
(2) $2.3×10^{5}$
【知识点】
阿基米德原理；力的合成；物体的浮沉条件
【点评】
本题考查浮力与浮沉条件的综合应用，需结合阿基米德原理和受力分析求解，关键是理清不同状态下物体的受力情况。
【难度系数】
0.6
