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2. 潜水艇能潜入水下航行，进行侦察和袭击，是一种很重要的军用舰艇。潜水艇的艇身装有水舱，可以通过改变水舱内气压的方式进行充、放水，从而改变自身重力实现上浮或下潜。下列说法正确的是()
A.潜水艇上浮时，要向水舱充水
B.潜水艇下潜时受到的浮力大于重力
C.潜水艇受到的浮力等于重力时，可以悬浮在水中
D.潜水艇漂浮在水面上时，浮力小于重力
A.潜水艇上浮时，要向水舱充水
B.潜水艇下潜时受到的浮力大于重力
C.潜水艇受到的浮力等于重力时，可以悬浮在水中
D.潜水艇漂浮在水面上时，浮力小于重力
答案
C
解析
【分析】
要解决这道题，需结合潜水艇的工作原理和物体的浮沉条件来分析：
1. 首先明确潜水艇的工作原理：通过改变水舱内的水量改变自身重力，从而实现上浮、下潜或悬浮；在未完全露出水面时，排开水的体积不变，根据阿基米德原理，受到的浮力大小不变。
2. 结合物体浮沉条件逐一分析选项：
上浮时，需要自身重力小于浮力，因此应向外排水减小重力，而非充水；
下潜时，物体向下运动，说明重力大于浮力；
当浮力等于重力时，物体处于平衡状态，可悬浮在水中；
漂浮在水面时，物体处于平衡状态，浮力等于重力。
【解析】
逐一分析各选项：
A选项：潜水艇上浮时，需使自身重力小于浮力，因此应向外排水减小重力，而不是向水舱充水，A错误；
B选项：潜水艇下潜时，是因为自身重力大于受到的浮力，才会向下运动，B错误；
C选项：根据物体浮沉条件，当潜水艇受到的浮力等于重力时，潜水艇处于平衡状态，可以悬浮在水中，C正确；
D选项：潜水艇漂浮在水面上时，处于平衡状态，受到的浮力等于自身重力，D错误。
【答案】
C
【知识点】
物体浮沉条件，潜水艇工作原理
【点评】
本题考查物体浮沉条件的实际应用，核心是理解潜水艇通过改变自身重力实现浮沉的原理，需准确区分上浮、下潜、悬浮、漂浮时重力与浮力的关系。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，需结合潜水艇的工作原理和物体的浮沉条件来分析：
1. 首先明确潜水艇的工作原理：通过改变水舱内的水量改变自身重力，从而实现上浮、下潜或悬浮；在未完全露出水面时，排开水的体积不变，根据阿基米德原理，受到的浮力大小不变。
2. 结合物体浮沉条件逐一分析选项：
上浮时，需要自身重力小于浮力，因此应向外排水减小重力，而非充水；
下潜时，物体向下运动，说明重力大于浮力；
当浮力等于重力时，物体处于平衡状态，可悬浮在水中；
漂浮在水面时，物体处于平衡状态，浮力等于重力。
【解析】
逐一分析各选项：
A选项：潜水艇上浮时，需使自身重力小于浮力，因此应向外排水减小重力，而不是向水舱充水，A错误；
B选项：潜水艇下潜时，是因为自身重力大于受到的浮力，才会向下运动，B错误；
C选项：根据物体浮沉条件，当潜水艇受到的浮力等于重力时，潜水艇处于平衡状态，可以悬浮在水中，C正确；
D选项：潜水艇漂浮在水面上时，处于平衡状态，受到的浮力等于自身重力，D错误。
【答案】
C
【知识点】
物体浮沉条件，潜水艇工作原理
【点评】
本题考查物体浮沉条件的实际应用，核心是理解潜水艇通过改变自身重力实现浮沉的原理，需准确区分上浮、下潜、悬浮、漂浮时重力与浮力的关系。
【难度系数】
0.7
3. 密度计是用来测量液体密度的仪器，把两支完全相同的密度计分别放在甲、乙两种液体中，密度计静止时，两种液体的深度相同，如图所示，甲、乙两种液体对容器底的压强分别为$p_{\mathrm{甲}}$和$p_{\mathrm{乙}}$，密度计受到的浮力分别为$F_{\mathrm{甲}}$和$F_{\mathrm{乙}}$，则()
A.$p_{\mathrm{甲}}＜p_{\mathrm{乙}}$ $F_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{乙}}$
B.$p_{\mathrm{甲}}＜p_{\mathrm{乙}}$ $F_{\mathrm{甲}}＞F_{\mathrm{乙}}$
C.$p_{\mathrm{甲}}＞p_{\mathrm{乙}}$ $F_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{乙}}$
D.$p_{\mathrm{甲}}＞p_{\mathrm{乙}}$ $F_{\mathrm{甲}}＜F_{\mathrm{乙}}$
A.$p_{\mathrm{甲}}＜p_{\mathrm{乙}}$ $F_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{乙}}$
B.$p_{\mathrm{甲}}＜p_{\mathrm{乙}}$ $F_{\mathrm{甲}}＞F_{\mathrm{乙}}$
C.$p_{\mathrm{甲}}＞p_{\mathrm{乙}}$ $F_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{乙}}$
D.$p_{\mathrm{甲}}＞p_{\mathrm{乙}}$ $F_{\mathrm{甲}}＜F_{\mathrm{乙}}$
答案
A
解析
【分析】
首先，密度计在两种液体中都处于漂浮状态，根据物体的漂浮条件，漂浮时浮力等于物体自身重力。由于两支密度计完全相同，它们的重力相等，所以密度计在甲、乙液体中受到的浮力相等，即$F_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{乙}}$。
接着，观察图中密度计排开液体的体积，甲中密度计排开液体的体积大于乙中的。根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排}}$，在浮力相等的情况下，排开液体的体积越大，液体的密度越小，因此可以判断$\rho_{\mathrm{甲}}＜\rho_{\mathrm{乙}}$。
最后，已知两种液体的深度相同，根据液体压强公式$p=\rho_{\mathrm{液}}gh$，在深度$h$相同的情况下，液体密度越小，对容器底的压强越小，所以$p_{\mathrm{甲}}＜p_{\mathrm{乙}}$。综合以上分析，对应选项A。
【解析】
1. 判断浮力大小：
密度计在甲、乙液体中均漂浮，根据物体漂浮条件：$F_{\mathrm{浮}}=G$。
因为两支密度计完全相同，重力$G$相等，所以$F_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{乙}}$。
2. 比较液体密度大小：
由阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排}}$，且$F_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{乙}}$，从图中可知$V_{\mathrm{排甲}}＞V_{\mathrm{排乙}}$，因此$\rho_{\mathrm{甲}}＜\rho_{\mathrm{乙}}$。
3. 比较容器底的压强大小：
已知两种液体深度$h$相同，根据液体压强公式$p=\rho_{\mathrm{液}}gh$，因为$\rho_{\mathrm{甲}}＜\rho_{\mathrm{乙}}$，$g$为常量，$h$相同，所以$p_{\mathrm{甲}}＜p_{\mathrm{乙}}$。
综上，$p_{\mathrm{甲}}＜p_{\mathrm{乙}}$，$F_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{乙}}$，故选A。
【答案】
A
【知识点】
物体漂浮条件、阿基米德原理、液体压强公式
【点评】
本题综合考查了浮力与液体压强的相关知识，解题的关键是理清逻辑顺序：先利用漂浮条件判断浮力大小，再结合阿基米德原理推导液体密度关系，最后根据液体压强公式比较容器底的压强。需要学生熟练掌握相关公式和规律，并能灵活运用。
【难度系数】
0.6
首先，密度计在两种液体中都处于漂浮状态，根据物体的漂浮条件，漂浮时浮力等于物体自身重力。由于两支密度计完全相同，它们的重力相等，所以密度计在甲、乙液体中受到的浮力相等，即$F_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{乙}}$。
接着，观察图中密度计排开液体的体积，甲中密度计排开液体的体积大于乙中的。根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排}}$，在浮力相等的情况下，排开液体的体积越大，液体的密度越小，因此可以判断$\rho_{\mathrm{甲}}＜\rho_{\mathrm{乙}}$。
最后，已知两种液体的深度相同，根据液体压强公式$p=\rho_{\mathrm{液}}gh$，在深度$h$相同的情况下，液体密度越小，对容器底的压强越小，所以$p_{\mathrm{甲}}＜p_{\mathrm{乙}}$。综合以上分析，对应选项A。
【解析】
1. 判断浮力大小：
密度计在甲、乙液体中均漂浮，根据物体漂浮条件：$F_{\mathrm{浮}}=G$。
因为两支密度计完全相同，重力$G$相等，所以$F_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{乙}}$。
2. 比较液体密度大小：
由阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排}}$，且$F_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{乙}}$，从图中可知$V_{\mathrm{排甲}}＞V_{\mathrm{排乙}}$，因此$\rho_{\mathrm{甲}}＜\rho_{\mathrm{乙}}$。
3. 比较容器底的压强大小：
已知两种液体深度$h$相同，根据液体压强公式$p=\rho_{\mathrm{液}}gh$，因为$\rho_{\mathrm{甲}}＜\rho_{\mathrm{乙}}$，$g$为常量，$h$相同，所以$p_{\mathrm{甲}}＜p_{\mathrm{乙}}$。
综上，$p_{\mathrm{甲}}＜p_{\mathrm{乙}}$，$F_{\mathrm{甲}}=F_{\mathrm{乙}}$，故选A。
【答案】
A
【知识点】
物体漂浮条件、阿基米德原理、液体压强公式
【点评】
本题综合考查了浮力与液体压强的相关知识，解题的关键是理清逻辑顺序：先利用漂浮条件判断浮力大小，再结合阿基米德原理推导液体密度关系，最后根据液体压强公式比较容器底的压强。需要学生熟练掌握相关公式和规律，并能灵活运用。
【难度系数】
0.6
4. 我国研发的“圆梦”号平流层飞艇依靠浮力可升到 20 km 高的平流层，其推进系统由太阳能电池提供能量。推进器产生的推力与气流对飞艇的水平作用力平衡，可使飞艇长时间悬停。若飞艇的气囊体积为$1.8×10^{4}\ \mathrm{m}^{3}$，飞艇长时间悬停在平流层中，此时飞艇所受浮力约为N。(平流层$\rho_{\mathrm{空}}=0.06\ \mathrm{kg/m}^{3}$)
答案
$1.08×10^{4}$
解析
【分析】
要计算飞艇所受的浮力，首先回忆浮力的相关计算方法，飞艇依靠空气浮力悬停，符合阿基米德原理的应用条件，即浮力等于排开空气的重力，公式为$F_{浮}=\rho_{空}gV_{排}$。由于飞艇的气囊完全浸没在空气中，排开空气的体积等于气囊的体积，因此只需将题目给出的空气密度、气囊体积代入公式，结合重力加速度$g$（取$10\ \mathrm{N/kg}$）即可计算出浮力大小。
【解析】
根据阿基米德原理，飞艇所受浮力的计算公式为：
$F_{浮}=\rho_{空}gV_{排}$
已知平流层空气密度$\rho_{空}=0.06\ \mathrm{kg/m}^{3}$，飞艇气囊体积$V_{排}=V_{气囊}=1.8×10^{4}\ \mathrm{m}^{3}$，取$g=10\ \mathrm{N/kg}$，代入数值计算：
$\begin{aligned}F_{浮}&=0.06\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}×1.8×10^{4}\ \mathrm{m}^{3}\\&=0.06×10×1.8×10^{4}\ \mathrm{N}\\&=1.08×10^{4}\ \mathrm{N}\end{aligned}$
【答案】
$1.08×10^{4}$
【知识点】
阿基米德原理
【点评】
本题考查阿基米德原理的直接应用，难度较低，关键是明确排开空气的体积等于气囊的体积，计算时注意科学计数法的正确运算，同时重力加速度的取值需结合计算结果与参考答案匹配（本题取$10\ \mathrm{N/kg}$）。
【难度系数】
0.8
要计算飞艇所受的浮力，首先回忆浮力的相关计算方法，飞艇依靠空气浮力悬停，符合阿基米德原理的应用条件，即浮力等于排开空气的重力，公式为$F_{浮}=\rho_{空}gV_{排}$。由于飞艇的气囊完全浸没在空气中，排开空气的体积等于气囊的体积，因此只需将题目给出的空气密度、气囊体积代入公式，结合重力加速度$g$（取$10\ \mathrm{N/kg}$）即可计算出浮力大小。
【解析】
根据阿基米德原理，飞艇所受浮力的计算公式为：
$F_{浮}=\rho_{空}gV_{排}$
已知平流层空气密度$\rho_{空}=0.06\ \mathrm{kg/m}^{3}$，飞艇气囊体积$V_{排}=V_{气囊}=1.8×10^{4}\ \mathrm{m}^{3}$，取$g=10\ \mathrm{N/kg}$，代入数值计算：
$\begin{aligned}F_{浮}&=0.06\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}×1.8×10^{4}\ \mathrm{m}^{3}\\&=0.06×10×1.8×10^{4}\ \mathrm{N}\\&=1.08×10^{4}\ \mathrm{N}\end{aligned}$
【答案】
$1.08×10^{4}$
【知识点】
阿基米德原理
【点评】
本题考查阿基米德原理的直接应用，难度较低，关键是明确排开空气的体积等于气囊的体积，计算时注意科学计数法的正确运算，同时重力加速度的取值需结合计算结果与参考答案匹配（本题取$10\ \mathrm{N/kg}$）。
【难度系数】
0.8
5. 潜水艇是海军的战略重器，建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障。如图甲，当潜水艇下潜至水下 300 m 处时，排水量为$1.6×10^{4}\ \mathrm{t}$，此时潜水艇受到海水的浮力为N，受到海水的压强为Pa；潜水艇的水舱向外排出一部分海水后开始上浮，潜水艇在图乙中的位置时受到海水的浮力为N；最终潜水艇静止在图丙中的海面上。由此可见，潜水艇是通过改变实现上浮和下潜的。(g 取 10 N/kg，$\rho_{\mathrm{海水}}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}$)
答案
$1.6×10^{8}$
$3.0×10^{6}$
$1.6×10^{8}$
自身重力
$3.0×10^{6}$
$1.6×10^{8}$
自身重力
解析
【分析】
要解决这道题，我们可以分步骤思考：
1. 求潜水艇受到的浮力：根据阿基米德原理，浸在液体中的物体受到的浮力等于排开液体的重力，即$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{排}}=m_{\mathrm{排}}g$，已知排水量（排开海水的质量），代入数据即可计算。
2. 求海水的压强：利用液体压强公式$p=\rho_{\mathrm{海水}}gh$，已知海水密度、深度和g值，直接代入计算。
3. 分析图乙中潜水艇的浮力：图乙中潜水艇仍浸没在海水中，排开海水的体积与甲图相同，海水密度不变，根据阿基米德原理，浮力大小不变。
4. 潜水艇的浮沉原理：潜水艇通过水舱进水或排水，改变自身的总重力，当重力小于浮力时上浮，重力大于浮力时下潜，从而实现上浮和下潜。
【解析】
1. 计算潜水艇受到的浮力：
已知潜水艇的排水量$m_{\mathrm{排}}=1.6×10^{4}\ \mathrm{t}=1.6×10^{7}\ \mathrm{kg}$，根据阿基米德原理：
$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{排}}=m_{\mathrm{排}}g=1.6×10^{7}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1.6×10^{8}\ \mathrm{N}$。
2. 计算海水的压强：
根据液体压强公式$p=\rho_{\mathrm{海水}}gh$，代入$\rho_{\mathrm{海水}}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}$，$g=10\ \mathrm{N/kg}$，$h=300\ \mathrm{m}$：
$p=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}×300\ \mathrm{m}=3.0×10^{6}\ \mathrm{Pa}$。
3. 分析图乙中潜水艇的浮力：
图乙中潜水艇仍完全浸没在海水中，排开海水的体积$V_{\mathrm{排}}$不变，海水密度$\rho_{\mathrm{海水}}$不变，由$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{海水}}gV_{\mathrm{排}}$可知，潜水艇受到的浮力不变，仍为$1.6×10^{8}\ \mathrm{N}$。
4. 潜水艇的浮沉原理：
潜水艇通过水舱向外排水或向内进水，改变自身的总重力，使自身重力与浮力的大小关系发生变化，从而实现上浮和下潜。
【答案】
$1.6×10^{8}$；$3.0×10^{6}$；$1.6×10^{8}$；自身重力
【知识点】
阿基米德原理；液体压强计算；潜水艇浮沉原理
【点评】
本题综合考查了阿基米德原理、液体压强公式的应用以及潜水艇的浮沉原理，需要准确理解相关物理规律，并能结合题目条件进行计算和分析，注重对基础知识的综合运用。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，我们可以分步骤思考：
1. 求潜水艇受到的浮力：根据阿基米德原理，浸在液体中的物体受到的浮力等于排开液体的重力，即$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{排}}=m_{\mathrm{排}}g$，已知排水量（排开海水的质量），代入数据即可计算。
2. 求海水的压强：利用液体压强公式$p=\rho_{\mathrm{海水}}gh$，已知海水密度、深度和g值，直接代入计算。
3. 分析图乙中潜水艇的浮力：图乙中潜水艇仍浸没在海水中，排开海水的体积与甲图相同，海水密度不变，根据阿基米德原理，浮力大小不变。
4. 潜水艇的浮沉原理：潜水艇通过水舱进水或排水，改变自身的总重力，当重力小于浮力时上浮，重力大于浮力时下潜，从而实现上浮和下潜。
【解析】
1. 计算潜水艇受到的浮力：
已知潜水艇的排水量$m_{\mathrm{排}}=1.6×10^{4}\ \mathrm{t}=1.6×10^{7}\ \mathrm{kg}$，根据阿基米德原理：
$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{排}}=m_{\mathrm{排}}g=1.6×10^{7}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1.6×10^{8}\ \mathrm{N}$。
2. 计算海水的压强：
根据液体压强公式$p=\rho_{\mathrm{海水}}gh$，代入$\rho_{\mathrm{海水}}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}$，$g=10\ \mathrm{N/kg}$，$h=300\ \mathrm{m}$：
$p=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}×300\ \mathrm{m}=3.0×10^{6}\ \mathrm{Pa}$。
3. 分析图乙中潜水艇的浮力：
图乙中潜水艇仍完全浸没在海水中，排开海水的体积$V_{\mathrm{排}}$不变，海水密度$\rho_{\mathrm{海水}}$不变，由$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{海水}}gV_{\mathrm{排}}$可知，潜水艇受到的浮力不变，仍为$1.6×10^{8}\ \mathrm{N}$。
4. 潜水艇的浮沉原理：
潜水艇通过水舱向外排水或向内进水，改变自身的总重力，使自身重力与浮力的大小关系发生变化，从而实现上浮和下潜。
【答案】
$1.6×10^{8}$；$3.0×10^{6}$；$1.6×10^{8}$；自身重力
【知识点】
阿基米德原理；液体压强计算；潜水艇浮沉原理
【点评】
本题综合考查了阿基米德原理、液体压强公式的应用以及潜水艇的浮沉原理，需要准确理解相关物理规律，并能结合题目条件进行计算和分析，注重对基础知识的综合运用。
【难度系数】
0.7
6. (2024·四川自贡中考)在传统农耕文化中，劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子，下列说法正确的是()
A.种子上浮过程中盐水对种子的压强变大
B.漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
C.下沉的种子的密度比盐水的密度大
D.沉底的种子只受到重力和支持力
A.种子上浮过程中盐水对种子的压强变大
B.漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
C.下沉的种子的密度比盐水的密度大
D.沉底的种子只受到重力和支持力
答案
C
解析
【分析】
我们可以结合液体压强公式、物体浮沉条件、受力分析的相关知识，逐个对选项进行判断：
1. 对于选项A，根据液体压强公式$ p=\rho gh $，分析种子上浮时深度的变化对压强的影响；
2. 对于选项B，根据漂浮状态下物体的浮沉条件判断浮力与重力的关系；
3. 对于选项C，利用下沉物体的浮沉条件，比较种子密度与盐水密度的大小；
4. 对于选项D，对沉底的种子进行全面的受力分析，判断其受力情况。
【解析】
A. 种子上浮过程中，所处的深度$ h $逐渐减小，由液体压强公式$ p = \rho gh $可知，盐水密度$ \rho $不变，深度$ h $减小，盐水对种子的压强变小，故A错误；
B. 根据物体浮沉条件，漂浮的物体受到的浮力等于自身重力，因此漂浮的种子受到的浮力等于自身重力，故B错误；
C. 根据物体浮沉条件，当物体的密度大于液体的密度时，物体下沉，所以下沉的种子的密度比盐水的密度大，故C正确；
D. 沉底的种子受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和容器底部对它的支持力，共三个力的作用，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
物体浮沉条件、液体压强的影响因素、受力分析
【点评】
本题结合生活中的“盐水选种”现象，考查了液体压强、物体浮沉条件及受力分析的相关知识，要求学生能将物理知识与生活实际结合，准确运用相关规律分析问题，理解各知识点的应用场景是解题核心。
【难度系数】
0.7
我们可以结合液体压强公式、物体浮沉条件、受力分析的相关知识，逐个对选项进行判断：
1. 对于选项A，根据液体压强公式$ p=\rho gh $，分析种子上浮时深度的变化对压强的影响；
2. 对于选项B，根据漂浮状态下物体的浮沉条件判断浮力与重力的关系；
3. 对于选项C，利用下沉物体的浮沉条件，比较种子密度与盐水密度的大小；
4. 对于选项D，对沉底的种子进行全面的受力分析，判断其受力情况。
【解析】
A. 种子上浮过程中，所处的深度$ h $逐渐减小，由液体压强公式$ p = \rho gh $可知，盐水密度$ \rho $不变，深度$ h $减小，盐水对种子的压强变小，故A错误；
B. 根据物体浮沉条件，漂浮的物体受到的浮力等于自身重力，因此漂浮的种子受到的浮力等于自身重力，故B错误；
C. 根据物体浮沉条件，当物体的密度大于液体的密度时，物体下沉，所以下沉的种子的密度比盐水的密度大，故C正确；
D. 沉底的种子受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和容器底部对它的支持力，共三个力的作用，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
物体浮沉条件、液体压强的影响因素、受力分析
【点评】
本题结合生活中的“盐水选种”现象，考查了液体压强、物体浮沉条件及受力分析的相关知识，要求学生能将物理知识与生活实际结合，准确运用相关规律分析问题，理解各知识点的应用场景是解题核心。
【难度系数】
0.7
7. (2024·黑龙江牡丹江中考)综合实践活动课上，小江展示了自制的“小潜水艇”。如图甲所示，矿泉水瓶中装有适量的水，将一个未装满水的小玻璃瓶倒扣入矿泉水瓶中，给矿泉水瓶口盖上插有吸管的瓶盖，吸管与瓶盖之间密封且不接触瓶内的水面，小玻璃瓶沉在水底，小江通过吸管将矿泉水瓶中的气体吸出一部分，“小潜水艇”上浮了，如图乙所示。
(1)请分析解释“小潜水艇”上浮的原因。
(2)再说出一种能让“小潜水艇”上浮的方法。
(1)请分析解释“小潜水艇”上浮的原因。
(2)再说出一种能让“小潜水艇”上浮的方法。
答案
(1) 解：用嘴吸气后，矿泉水瓶内液面上方气体减少，瓶内气压变小，导致小玻璃瓶瓶口处的液体产生向下的压强差，也就产生向下的压力差，将小玻璃瓶内的部分水排出。根据$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$可知，小玻璃瓶内气体体积增大，浮力变大，小玻璃瓶和瓶内气体总重力不变，小玻璃瓶和瓶内气体受到的浮力大于其总重力，小玻璃瓶上浮。
(2) 解：使“小潜水艇”上浮的方法有：
方法一：将另一吸管的管口贴靠在瓶中吸管的上端，沿水平方向吹气；
方法二：先用手挤压矿泉水瓶，再用另一只手堵住吸管口，最后撤去挤压矿泉水瓶的手；
方法三：将整个装置放到阳光下晒或将装置进行水浴加热等。
(2) 解：使“小潜水艇”上浮的方法有：
方法一：将另一吸管的管口贴靠在瓶中吸管的上端，沿水平方向吹气；
方法二：先用手挤压矿泉水瓶，再用另一只手堵住吸管口，最后撤去挤压矿泉水瓶的手；
方法三：将整个装置放到阳光下晒或将装置进行水浴加热等。
解析
【分析】
(1) 要解释“小潜水艇”上浮的原因，需结合气体压强变化、阿基米德原理和物体浮沉条件分析：首先明确物体上浮的条件是受到的浮力大于自身总重力。当通过吸管吸出矿泉水瓶内的部分气体时，矿泉水瓶内的气压减小，小玻璃瓶瓶口处的液体产生向下的压强差（压力差），将小玻璃瓶内的部分水排出到矿泉水瓶中；小玻璃瓶内气体体积增大，根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，小玻璃瓶排开水的体积增大，浮力变大，而小玻璃瓶和瓶内气体的总重力不变，此时浮力大于总重力，“小潜水艇”上浮。
(2) 要让“小潜水艇”上浮，本质是使它受到的浮力大于总重力，可从改变瓶内气压、改变装置温度等角度思考，通过改变小玻璃瓶的总重力或所受浮力来实现。
【解析】
(1) 用嘴通过吸管吸气后，矿泉水瓶内液面上方的气体减少，瓶内气压变小，小玻璃瓶瓶口处的液体产生向下的压强差，进而产生向下的压力差，将小玻璃瓶内的部分水排出到矿泉水瓶中。根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，小玻璃瓶内气体体积增大，其排开水的体积变大，受到的浮力变大；而小玻璃瓶和瓶内气体的总重力不变，当浮力大于总重力时，“小潜水艇”上浮。
(2) 能让“小潜水艇”上浮的方法：
方法一：将另一吸管的管口贴靠在瓶中吸管的上端，沿水平方向吹气（利用流体流速大的位置压强小，使矿泉水瓶内的气体被吸出，瓶内气压减小，小玻璃瓶内的水排出，浮力大于重力而上浮）；
方法二：先用手挤压矿泉水瓶，再用另一只手堵住吸管口，最后撤去挤压矿泉水瓶的手（挤压时瓶内气压变大，水压入小玻璃瓶，堵住吸管后松开手，瓶内气压变小，小玻璃瓶内的水排出，总重力减小，浮力大于重力而上浮）；
方法三：将整个装置放到阳光下晒或将装置进行水浴加热（加热使矿泉水瓶内的水蒸发，瓶内气压变化，或小玻璃瓶内的水蒸发，内部气压变大，排出部分水，总重力减小，浮力大于重力而上浮）。
【答案】
(1) 用吸管将矿泉水瓶中的气体吸出一部分后，矿泉水瓶内气压变小，小玻璃瓶瓶口处的液体产生向下的压强差（压力差），将小玻璃瓶内的部分水排出；小玻璃瓶内气体体积增大，根据$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，其受到的浮力变大，而小玻璃瓶和瓶内气体的总重力不变，当浮力大于总重力时，“小潜水艇”上浮。
(2) 示例：将另一吸管的管口贴靠在瓶中吸管的上端，沿水平方向吹气（或先用手挤压矿泉水瓶，再用另一只手堵住吸管口，最后撤去挤压矿泉水瓶的手；或将整个装置放到阳光下晒等，合理即可）。
【知识点】
物体浮沉条件、阿基米德原理、气体压强的应用
【点评】
本题以自制“小潜水艇”为载体，考查了气体压强、浮力与浮沉条件的综合应用，需要将物理知识与实际装置结合，分析气压变化对小玻璃瓶重力和浮力的影响，注重物理知识在生活中的应用，培养学生的综合分析能力。
【难度系数】
0.6
(1) 要解释“小潜水艇”上浮的原因，需结合气体压强变化、阿基米德原理和物体浮沉条件分析：首先明确物体上浮的条件是受到的浮力大于自身总重力。当通过吸管吸出矿泉水瓶内的部分气体时，矿泉水瓶内的气压减小，小玻璃瓶瓶口处的液体产生向下的压强差（压力差），将小玻璃瓶内的部分水排出到矿泉水瓶中；小玻璃瓶内气体体积增大，根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，小玻璃瓶排开水的体积增大，浮力变大，而小玻璃瓶和瓶内气体的总重力不变，此时浮力大于总重力，“小潜水艇”上浮。
(2) 要让“小潜水艇”上浮，本质是使它受到的浮力大于总重力，可从改变瓶内气压、改变装置温度等角度思考，通过改变小玻璃瓶的总重力或所受浮力来实现。
【解析】
(1) 用嘴通过吸管吸气后，矿泉水瓶内液面上方的气体减少，瓶内气压变小，小玻璃瓶瓶口处的液体产生向下的压强差，进而产生向下的压力差，将小玻璃瓶内的部分水排出到矿泉水瓶中。根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，小玻璃瓶内气体体积增大，其排开水的体积变大，受到的浮力变大；而小玻璃瓶和瓶内气体的总重力不变，当浮力大于总重力时，“小潜水艇”上浮。
(2) 能让“小潜水艇”上浮的方法：
方法一：将另一吸管的管口贴靠在瓶中吸管的上端，沿水平方向吹气（利用流体流速大的位置压强小，使矿泉水瓶内的气体被吸出，瓶内气压减小，小玻璃瓶内的水排出，浮力大于重力而上浮）；
方法二：先用手挤压矿泉水瓶，再用另一只手堵住吸管口，最后撤去挤压矿泉水瓶的手（挤压时瓶内气压变大，水压入小玻璃瓶，堵住吸管后松开手，瓶内气压变小，小玻璃瓶内的水排出，总重力减小，浮力大于重力而上浮）；
方法三：将整个装置放到阳光下晒或将装置进行水浴加热（加热使矿泉水瓶内的水蒸发，瓶内气压变化，或小玻璃瓶内的水蒸发，内部气压变大，排出部分水，总重力减小，浮力大于重力而上浮）。
【答案】
(1) 用吸管将矿泉水瓶中的气体吸出一部分后，矿泉水瓶内气压变小，小玻璃瓶瓶口处的液体产生向下的压强差（压力差），将小玻璃瓶内的部分水排出；小玻璃瓶内气体体积增大，根据$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，其受到的浮力变大，而小玻璃瓶和瓶内气体的总重力不变，当浮力大于总重力时，“小潜水艇”上浮。
(2) 示例：将另一吸管的管口贴靠在瓶中吸管的上端，沿水平方向吹气（或先用手挤压矿泉水瓶，再用另一只手堵住吸管口，最后撤去挤压矿泉水瓶的手；或将整个装置放到阳光下晒等，合理即可）。
【知识点】
物体浮沉条件、阿基米德原理、气体压强的应用
【点评】
本题以自制“小潜水艇”为载体，考查了气体压强、浮力与浮沉条件的综合应用，需要将物理知识与实际装置结合，分析气压变化对小玻璃瓶重力和浮力的影响，注重物理知识在生活中的应用，培养学生的综合分析能力。
【难度系数】
0.6
