第6講輪船、潛艇和飛艇【題典演練】命題點(diǎn)一、輪船1．一艘輪船從海里駛?cè)牒永?，下列說(shuō)法正確的是（）A．輪船所受浮力變小 B．輪船所受浮力變大 C．輪船排開液體的體積變大 D．輪船排開液體的體積變小2．在遠(yuǎn)洋輪船的船舷上，都漆著五條“吃水線”，又稱“載重線”，如圖所示。其中標(biāo)有W的是北大西洋載重線，標(biāo)有S的是印度洋載重線。當(dāng)船從北大西洋駛向印度洋時(shí)，輪船受到的浮力以及北大西洋與印度洋的海水密度ρ1和ρ2的關(guān)系，有（）A．浮力增大，ρ1＝ρ2 B．浮力減小，ρ1＝ρ2 C．浮力不變，ρ1＞ρ2 D．浮力不變，ρ1＜ρ23．如圖所示，“A”和“B”表示滿載的輪船在海水或江水中靜止時(shí)液面的位置。圖示中的輪船是在（選填“江水”或“海水”）中停泊。輪船滿載時(shí)排開海水的質(zhì)量為6000t，則它在海水中滿載時(shí)受到的浮力是N；輪船在江水中，船底處的壓強(qiáng)是6×104Pa，船底浸入水中的深度是。（g取10N/kg，ρ江水＝1×103kg/m3，ρ海水＝1.03×103kg/m3）4．學(xué)習(xí)了浮力的知識(shí)后，小敏找來(lái)一些物品（蠟燭、鐵釘、石塊、軟木塞、橡皮泥），想利用這些物品進(jìn)行浮力的相關(guān)探究。（1）她猜想其中鐵釘、石塊放入水中可能會(huì)沉入水底，她的猜想主要是依據(jù)物體的（選填“體積”，“質(zhì)量”和“密度”）。（2）小敏用天平測(cè)出橡皮泥的質(zhì)為24g，并將其捏成長(zhǎng)方體，用刻度尺測(cè)出長(zhǎng)5cm、寬4cm、高1cm，由此可知橡皮泥的密度為g/cm3，據(jù)此判斷橡皮泥放入水中可能會(huì)下沉。（3）小敏將這塊橡皮泥分成相同的兩塊，并做成實(shí)心球形和碗形，分別放入相同的兩杯水中，靜止時(shí)出現(xiàn)如圖甲、乙所示的現(xiàn)象，甲杯中橡皮泥所受的浮力乙杯中橡皮泥所受的浮力（選填“大于”“小于”或“等于”）。而杯中水面升高得較多，由此可知，輪船能夠漂浮在水面上，是因?yàn)檩喆龀傻?，增大了排開水的體積。（4）小敏又將適量的橡皮泥捏黏在鉛筆的一端（能使鉛筆豎直浮在液體中），這就制成了一個(gè)很有用的儀器，將它分別放到盛有不同種類液體的杯中，靜止時(shí)的情景如圖丙所示，由此可以判斷出A、B兩種液體的密度關(guān)系為：ρAρB（選填“＞”、“＝”或“＜”）。5．在2019年春節(jié)前后，我們就有可能坐上大型豪華游船，泛舟錢塘江上。假設(shè)滿載時(shí)船及船上的人總重為5000噸，江水的密度為1.0×103kg/m3，g＝10N/kg，求：（1）滿載時(shí)輪船受到的浮力；（2）此時(shí)船體浸在水面下的體積。命題點(diǎn)二、潛艇和飛艇1．相比于其他國(guó)家來(lái)說(shuō)，我們?cè)诤藵撏Х矫娴钠鸩捷^晚，上世紀(jì)60年代開始第一代核潛艇的研制，1970的時(shí)候下水了第一艘091型攻擊型核潛艇，1981年才下水了第一艘092型彈道導(dǎo)彈核潛艇！關(guān)于核潛艇在海中狀態(tài)的有關(guān)分析，正確的是（）A．漂浮時(shí)所受浮力大于重力 B．懸浮時(shí)，所受浮力等于重力 C．懸浮和漂浮時(shí)所受浮力相等 D．上浮過(guò)程中所受浮力保持不變2．第二次世界大戰(zhàn)以來(lái)，各國(guó)潛艇出現(xiàn)過(guò)多次海中斷崖的失事，唯有我軍372艇自救成功，是世界潛艇史上的奇跡。海中斷崖是指海水上層密度大、下層密度小形成的負(fù)密度躍層。潛艇在水下航行到負(fù)密度躍層處，會(huì)急劇掉向海底，會(huì)被巨大的海水壓力破壞。以下分析正確的是（）A．潛艇遭遇“海中斷崖”前后所受的浮力不變 B．潛艇遭遇“海中斷崖”后排開液體的重力變小 C．潛艇的水艙排出水可以增大潛艇受到的浮力 D．若下沉中的潛艇浮力大于重力，就可以馬上上浮3．093A型核潛艇是我國(guó)目前最現(xiàn)代化的潛艇，新型核潛艇的服役，對(duì)于提高我國(guó)海軍作戰(zhàn)能力，維護(hù)我國(guó)國(guó)防安全，起到了重要的作用。一艘懸浮在海水中的潛艇排開海水的質(zhì)量為7×103t。（海水的密度取1×103kg/m3）.求：（1）潛艇懸浮在海水中所受浮力多大？（2）潛艇處于水下100m深度處，潛艇外有一個(gè)面積為1.5m2的艙蓋，求它所受海水的壓力多大？4．慶祝中國(guó)人民解放軍海軍成立70周年海上閱兵活動(dòng)在青島附近海域舉行，圖中093改進(jìn)型攻擊核潛艇于2019年4月27日公開亮相，進(jìn)行了戰(zhàn)略巡航。完全下潛到海面下后的排水量為6.8×103t（取海水密度ρ＝1×103kg/m3、g＝10N/kg）。問(wèn)：（1）該潛艇懸浮時(shí)，其上一面積為0.05m2的整流罩距海面深度為200m，此時(shí)整流罩受到海水的壓強(qiáng)和壓力各為多少？（2）該潛艇浮出海面處于漂浮時(shí)，露出海面的體積為1.5×103m3，此時(shí)潛艇的總重量是多少？5．一個(gè)充滿氣體的飛艇的質(zhì)量是1.5×103kg，體積為1500m3。當(dāng)裝入質(zhì)量為m的貨物后，飛艇恰好懸浮在空中，已知空氣的密度是1.29kg/m3，g取10N/kg求：（1）充滿氣體的飛艇所受的重力大小G；（2）空氣對(duì)飛艇的浮力大小F；（3）裝入貨物的質(zhì)量m。【強(qiáng)化訓(xùn)練】一．選擇題（共2小題）1．一個(gè)飛艇充入氣體后的總質(zhì)量是1.5t，體積為1500m3，已知空氣密度為1.29kg/m3，當(dāng)飛艇懸浮在空中時(shí)，如果g＝10N/kg，則下列說(shuō)法正確的是（）A．飛艇最多能裝1935kg貨物 B．飛艇與飛機(jī)的起飛原理一樣 C．飛艇內(nèi)充入氣體的密度比空氣密度大 D．飛艇懸浮時(shí)F?。紾貨+G艇2．如圖，一飛艇充入氣體后的質(zhì)量是1.5t，體積為1500m3，下列關(guān)于飛艇的說(shuō)法不正確的是（ρ空氣＝1.29kg/m3）（）A．用不會(huì)爆炸的氮?dú)獯鏆錃庾龀傻娘w艇造價(jià)低廉、安全 B．飛艇的原理是充密度小于空氣的氣體，可以飄在空中 C．該氣艇懸浮在空中時(shí)裝入貨物為435kg D．如果裝入貨物是500kg，飛艇恰好勻速下降，阻力大小不變.要它勻速上升需要扔掉65kg的貨物二．填空題（共2小題）3．中國(guó)人民解放軍海軍舉行紀(jì)念成立70周年閱兵式。兩行并排行駛的艦艇距離較遠(yuǎn)，是因?yàn)榭拷旭?，彼此間海水的流速很大，壓強(qiáng)較，壓力差會(huì)使艦艇發(fā)生碰撞；新型核潛艇通過(guò)減小所受的（選填“重力”或“浮力”），浮出水面接受檢閱；綜合補(bǔ)給艦滿載排水40000t，滿載時(shí)所受的浮力約為N（取g＝10N/kg）。4．許多輪船都有排水量的標(biāo)記，“青島號(hào)”導(dǎo)彈驅(qū)逐艦滿載時(shí)的排水量是4800t，此時(shí)艦船所受的浮力是N（g＝10N/kg），艦船排開水的體積是m3．當(dāng)艦船從海洋駛?cè)腴L(zhǎng)江時(shí)，吃水深度（選填“變大”“變小”或“不變”）。若此時(shí)“青島號(hào)”的吃水深度是5.5m，艦底受到水的壓強(qiáng)是Pa（ρ水＝1.0×103kg/m3）。三．實(shí)驗(yàn)探究題（共1小題）5．核潛艇慶祝中國(guó)人民解放軍海軍成立70周年海上閱兵活動(dòng)在青島附近海域舉行，圖甲中為093改進(jìn)型攻擊核潛艇公開亮相并進(jìn)行了戰(zhàn)略巡航。我國(guó)某核潛艇H最大潛深350m，完全下潛到海面下后的排水量為8.24×103t．潛艇內(nèi)部有水艙，通過(guò)向水艙中充水或從水艙中向外排水來(lái)改變潛艇的自重，從而控制其下沉或上浮。已知海水密度ρ海為1.03×103kg/m3，江水密度ρ江為1.0×103kg/m3，取g＝10N/kg，不考慮潛艇的體積變化。（1）下列關(guān)于核潛艇的說(shuō)法中，正確的是。A．核潛艇的外殼用硬度小的特種鋼材制成的B．核潛艇是通過(guò)改變自身體積達(dá)到浮沉的C．核潛艇懸浮和漂浮時(shí)所受的浮力相等D．核潛艇由東海海面下潛行進(jìn)入長(zhǎng)江后所受的浮力變小（2）核潛艇在海面下水平勻速巡航時(shí)，突然進(jìn)入密度躍層（海水密度突然變?。r(shí)，核潛艇將會(huì)，將給核潛艇帶來(lái)安全隱患。為確保核潛艇安全，應(yīng)立即采取的措施是（選填“向水艙中充水”或“從水艙中向外排水”）。（3）該核潛艇H懸浮在海面下時(shí)，螺旋槳將海水推向后方獲得向前的推力，說(shuō)明；核潛艇H所受的海水阻力與航速的關(guān)系如圖乙，當(dāng)核潛艇H航速為8m/s時(shí)，核潛艇H所受的海水阻力為N。四．計(jì)算題（共1小題）6．某型號(hào)一次性聲吶，底部面積為200cm2，其內(nèi)部有兩個(gè)相同的空腔，每個(gè)空腔的容積為2×10﹣2m3，每個(gè)空腔的側(cè)上方都用輕薄易腐蝕材料制成的密封蓋密封，密封蓋在海水中浸泡24小時(shí)后，將被海水完全腐蝕。某次公海軍事演習(xí)，反潛飛機(jī)向海中投入該聲吶，聲吶在海中靜止后露出整個(gè)體積的四分之一，聲吶處于探測(cè)狀態(tài)，如圖甲所示；24小時(shí)后，聲吶沒入海中處于懸浮狀態(tài)，聲吶停止工作，如圖乙所示；再經(jīng)過(guò)24小時(shí)后，聲吶沉入海底，如圖丙所示。已知ρ海水＝1.1×103kg/m3，g取10N/kg。問(wèn)：（1）聲吶整個(gè)體積有多大？（2）圖甲中，聲吶有多重？（3）圖丙中，海底對(duì)聲吶的支持力有多大？（4）丙圖中，聲吶對(duì)海底的壓強(qiáng)有多大？五．解答題（共2小題）7．如圖所示，一艘輪船正在長(zhǎng)江上航行已知船體和貨物總重為7500噸，江水的密度為1.0×103kg/m3．（g＝10N/kg）求：（1）輪船受到的浮力？（2）船體浸在水面下的體積？（3）輪船從長(zhǎng)江駛?cè)氪蠛：蟠w會(huì)上浮一些還是下沉一些，請(qǐng)說(shuō)明理由。8．韓國(guó)“歲月號(hào)”經(jīng)過(guò)改造后，船體為6825t級(jí)，長(zhǎng)145m，寬22m，最大載客量920人，滿載排水量6825t，是目前韓國(guó)國(guó)內(nèi)同類客輪中最大的一艘，“歲月號(hào)”客輪沉船事件引起世界廣泛的關(guān)注。沉船原因有人猜測(cè)沉船原因，是輪船底部被船員視為生命水的“平衡水”被人為減少，如圖所示，導(dǎo)致船在失去平衡時(shí)喪失了自我恢復(fù)平衡的能力。關(guān)于平衡水的作用，下面說(shuō)法正確的是。A、增大浮力B、降低船體的重心C、減少慣性D、增大慣性“歲月號(hào)”打撈韓國(guó)最大打撈船的打撈能力只有3200噸級(jí)，目前四艘打撈船已經(jīng)進(jìn)入工作區(qū)域。小明也想到一種打撈方法：將一些氣囊捆在沉船上，然后充氣，利用眾多氣囊的浮力將沉船拉出海面。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算結(jié)果對(duì)小明的打撈方法進(jìn)行可行性分析。（氣囊自身重量情況忽略不計(jì)）。參照數(shù)據(jù)：“歲月號(hào)”自身質(zhì)量加之所載貨物和海水總質(zhì)量超過(guò)萬(wàn)噸（按10000噸計(jì)算和考慮）一個(gè)普通農(nóng)村中學(xué)教室的體積約400m3，海水密度按103kg/m3計(jì)算和考慮g＝10N/kg。第6講輪船、潛艇和飛艇【題典演練】命題點(diǎn)一、輪船1．一艘輪船從海里駛?cè)牒永?，下列說(shuō)法正確的是（）A．輪船所受浮力變小 B．輪船所受浮力變大 C．輪船排開液體的體積變大 D．輪船排開液體的體積變小【解答】解：輪船在水中漂浮，可知浮力等于重力，所以浮力不變；駛?cè)牒永锖笠后w密度變小，根據(jù)浮力的計(jì)算公式F浮＝ρ液gV排，可知排開的水的體積變大，故ABD錯(cuò)誤，C正確。故選：C。2．在遠(yuǎn)洋輪船的船舷上，都漆著五條“吃水線”，又稱“載重線”，如圖所示。其中標(biāo)有W的是北大西洋載重線，標(biāo)有S的是印度洋載重線。當(dāng)船從北大西洋駛向印度洋時(shí)，輪船受到的浮力以及北大西洋與印度洋的海水密度ρ1和ρ2的關(guān)系，有（）A．浮力增大，ρ1＝ρ2 B．浮力減小，ρ1＝ρ2 C．浮力不變，ρ1＞ρ2 D．浮力不變，ρ1＜ρ2【解答】解：由于輪船漂浮，所以F?。紾，所以輪船受到的浮力都等于輪船受到的重力G，即：ρ液gv排＝G，設(shè)北大西洋與印度洋的海水密度ρ1和ρ2，輪船排開北大西洋與印度洋的海水的體積為v1、v2，標(biāo)有W的是北大西洋載重線，標(biāo)有S的是印度洋載重線，輪船排開海水的體積：v1＜v2，所以海水的密度：ρ1＞ρ2。故選：C。3．如圖所示，“A”和“B”表示滿載的輪船在海水或江水中靜止時(shí)液面的位置。圖示中的輪船是在海水（選填“江水”或“海水”）中停泊。輪船滿載時(shí)排開海水的質(zhì)量為6000t，則它在海水中滿載時(shí)受到的浮力是6×107N；輪船在江水中，船底處的壓強(qiáng)是6×104Pa，船底浸入水中的深度是6m。（g取10N/kg，ρ江水＝1×103kg/m3，ρ海水＝1.03×103kg/m3）【解答】解：（1）在海水和江水中，輪船都漂浮，浮力和自身的重力大小相等，即浮力大小不變；因海水的密度大于江水的密度，則根據(jù)公式F?。溅岩篻V排可知，輪船排開海水的體積小于排開江水的體積，即輪船在海水中的吃水線高度較低，所以圖中的輪船是在海水中停泊的；（2）根據(jù)阿基米德原理得輪船所受的浮力：F浮＝G排＝m排g＝6000×103kg×10N/kg＝6×107N；（3）由液體壓強(qiáng)公式p＝ρgh得，船底浸入江水中的深度：h=pρ故答案為：海水；6×107；6m。4．學(xué)習(xí)了浮力的知識(shí)后，小敏找來(lái)一些物品（蠟燭、鐵釘、石塊、軟木塞、橡皮泥），想利用這些物品進(jìn)行浮力的相關(guān)探究。（1）她猜想其中鐵釘、石塊放入水中可能會(huì)沉入水底，她的猜想主要是依據(jù)物體的密度（選填“體積”，“質(zhì)量”和“密度”）。（2）小敏用天平測(cè)出橡皮泥的質(zhì)為24g，并將其捏成長(zhǎng)方體，用刻度尺測(cè)出長(zhǎng)5cm、寬4cm、高1cm，由此可知橡皮泥的密度為1.2g/cm3，據(jù)此判斷橡皮泥放入水中可能會(huì)下沉。（3）小敏將這塊橡皮泥分成相同的兩塊，并做成實(shí)心球形和碗形，分別放入相同的兩杯水中，靜止時(shí)出現(xiàn)如圖甲、乙所示的現(xiàn)象，甲杯中橡皮泥所受的浮力小于乙杯中橡皮泥所受的浮力（選填“大于”“小于”或“等于”）。而乙杯中水面升高得較多，由此可知，輪船能夠漂浮在水面上，是因?yàn)檩喆龀煽招牡?，增大了排開水的體積。（4）小敏又將適量的橡皮泥捏黏在鉛筆的一端（能使鉛筆豎直浮在液體中），這就制成了一個(gè)很有用的儀器，將它分別放到盛有不同種類液體的杯中，靜止時(shí)的情景如圖丙所示，由此可以判斷出A、B兩種液體的密度關(guān)系為：ρA＜ρB（選填“＞”、“＝”或“＜”）?！窘獯稹拷猓海?）鐵釘、石塊放入水中可能會(huì)沉入水底，其密度都大于水的密度，因此猜想主要是依據(jù)物體的密度；（2）橡皮泥的體積：V＝5cm×4cm×1cm＝20cm3，橡皮泥的密度：ρ=mV=（3）將這塊橡皮泥分成相同的兩塊，設(shè)每塊橡皮泥的重力為G0，由于實(shí)心球橡皮泥沉到容器底部，根據(jù)浮沉條件可知，實(shí)心球橡皮泥受到的浮力：F浮甲＜G0，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①碗狀橡皮泥漂浮在水面，根據(jù)漂浮條件可知，碗狀橡皮泥受到的浮力：F浮乙＝G0，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②由①②可得：F浮甲＜F浮乙；由F?。溅裧V排可知：V排乙＞V排甲，則：乙杯中水面升高得較多；輪船制成空心的，就這樣可大大增加排水的體積，從而增大可利用的浮力；（4）根據(jù)圖丙可知，密度計(jì)排開A液體的體積多，由F?。溅裧V排可得，液體A的密度較小，即ρA＜ρB。故答案為：（1）密度；（2）1.2；（3）小于；乙；空心；（4）＜。5．在2019年春節(jié)前后，我們就有可能坐上大型豪華游船，泛舟錢塘江上。假設(shè)滿載時(shí)船及船上的人總重為5000噸，江水的密度為1.0×103kg/m3，g＝10N/kg，求：（1）滿載時(shí)輪船受到的浮力；（2）此時(shí)船體浸在水面下的體積?！窘獯稹拷猓海?）由于輪船處于漂浮狀態(tài)，則根據(jù)漂浮條件可知輪船受到的浮力：F?。紾＝mg＝5000×103kg×10N/kg＝5×107N；（2）由F?。溅岩篻V排得，船體浸在水面下的體積：V浸＝V排=F浮ρ水g=5×1答：（1）輪船受到的浮力為5×107N；（2）此時(shí)船體浸在水面下的體積為5×103m3。命題點(diǎn)二、潛艇和飛艇1．相比于其他國(guó)家來(lái)說(shuō)，我們?cè)诤藵撏Х矫娴钠鸩捷^晚，上世紀(jì)60年代開始第一代核潛艇的研制，1970的時(shí)候下水了第一艘091型攻擊型核潛艇，1981年才下水了第一艘092型彈道導(dǎo)彈核潛艇！關(guān)于核潛艇在海中狀態(tài)的有關(guān)分析，正確的是（）A．漂浮時(shí)所受浮力大于重力 B．懸浮時(shí)，所受浮力等于重力 C．懸浮和漂浮時(shí)所受浮力相等 D．上浮過(guò)程中所受浮力保持不變【解答】解：AB、潛艇懸浮或漂浮時(shí)，處于平衡狀態(tài)，所受的力為平衡力，平衡力大小相等，即浮力等于重力，故A錯(cuò)誤，B正確；C、潛艇懸浮時(shí)排開海水的體積大于漂浮時(shí)排開海水的體積，由F?。溅岩篻V排可知，潛艇懸浮時(shí)所受浮力大，即F懸?。綟漂浮，故C錯(cuò)誤；D、潛艇在上浮過(guò)程中，露出水面前，V排不變，根據(jù)F?。溅岩篻V排可知，潛艇所受浮力不變；逐漸露出水面時(shí)，V排減小，潛艇所受浮力減小，故D錯(cuò)誤。故選：B。2．第二次世界大戰(zhàn)以來(lái)，各國(guó)潛艇出現(xiàn)過(guò)多次海中斷崖的失事，唯有我軍372艇自救成功，是世界潛艇史上的奇跡。海中斷崖是指海水上層密度大、下層密度小形成的負(fù)密度躍層。潛艇在水下航行到負(fù)密度躍層處，會(huì)急劇掉向海底，會(huì)被巨大的海水壓力破壞。以下分析正確的是（）A．潛艇遭遇“海中斷崖”前后所受的浮力不變 B．潛艇遭遇“海中斷崖”后排開液體的重力變小 C．潛艇的水艙排出水可以增大潛艇受到的浮力 D．若下沉中的潛艇浮力大于重力，就可以馬上上浮【解答】解：A、潛艇遭遇“海中斷崖”前后排開海水的體積不變，但海水的密度變小，根據(jù)阿基米德原理可知，潛艇受到的浮力減少，故A錯(cuò)誤。B、潛艇遭遇“海中斷崖”前后排開海水的體積不變，但海水的密度變小，根據(jù)G＝mg和ρ=mV可知，排開液體的重力變小，故C、潛艇是靠改變自身的重力實(shí)現(xiàn)浮沉的，潛艇的水艙排出水后，潛艇重力減小，但潛艇排開液體的體積不變，根據(jù)F浮＝ρ液gV排知，其所受浮力不變，當(dāng)重力小于浮力時(shí)，潛艇開始上浮，故C錯(cuò)誤。D、因?yàn)闈撏Ь哂袘T性，要繼續(xù)保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以若下沉中的潛艇浮力大于重力，潛艇先因慣性下沉一段距離，然后才上浮，故D錯(cuò)誤。故選：B。3．093A型核潛艇是我國(guó)目前最現(xiàn)代化的潛艇，新型核潛艇的服役，對(duì)于提高我國(guó)海軍作戰(zhàn)能力，維護(hù)我國(guó)國(guó)防安全，起到了重要的作用。一艘懸浮在海水中的潛艇排開海水的質(zhì)量為7×103t。（海水的密度取1×103kg/m3）.求：（1）潛艇懸浮在海水中所受浮力多大？（2）潛艇處于水下100m深度處，潛艇外有一個(gè)面積為1.5m2的艙蓋，求它所受海水的壓力多大？【解答】解：（1）懸浮在海水中的潛艇排開海水的質(zhì)量為：m排＝7×103t＝7×106kg，由阿基米德原理可知，潛艇懸浮在海水中所受浮力：F?。紾排＝m排g＝，7×106kg×10N/kg＝7×107N；（2）水對(duì)艙蓋的壓強(qiáng)：p＝ρ海水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×100m＝1×106Pa，由p=FF＝pS＝1×106Pa×1.5m2＝1.5×106N。答：（1）潛艇懸浮在海水中所受浮力為7×107N；（2）潛水艇的艙蓋受到海水的壓力1.5×106N。4．慶祝中國(guó)人民解放軍海軍成立70周年海上閱兵活動(dòng)在青島附近海域舉行，圖中093改進(jìn)型攻擊核潛艇于2019年4月27日公開亮相，進(jìn)行了戰(zhàn)略巡航。完全下潛到海面下后的排水量為6.8×103t（取海水密度ρ＝1×103kg/m3、g＝10N/kg）。問(wèn)：（1）該潛艇懸浮時(shí)，其上一面積為0.05m2的整流罩距海面深度為200m，此時(shí)整流罩受到海水的壓強(qiáng)和壓力各為多少？（2）該潛艇浮出海面處于漂浮時(shí)，露出海面的體積為1.5×103m3，此時(shí)潛艇的總重量是多少？【解答】解：（1）潛艇下潛到200m深處時(shí)，h＝200m；此時(shí)整流罩所受海水的壓強(qiáng)：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×200m＝2×106Pa；根據(jù)p=FS可知此時(shí)整流罩受到海水的壓力：F＝pS＝2×106Pa×0.05m2＝1×105（2）完全下潛到海面下后的排水量為6.8×103t，則V＝V排=m排ρ水=6.8×10潛艇浮出海面處于漂浮時(shí)，排開水的體積V排′＝V﹣V露＝6.8×103m3﹣1.5×103m3＝5.3×103m3，根據(jù)漂浮條件和F浮＝ρ液gV排可得，此時(shí)潛艇的總重量：G＝F浮＝ρ水gV排′＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5.3×103m3＝5.3×107N。答：（1）該潛艇懸浮時(shí)，其上一面積為0.05m2的整流罩距海面深度為200m，此時(shí)整流罩受到海水的壓強(qiáng)和壓力各為2×106Pa、1×105N；（2）該潛艇浮出海面處于漂浮時(shí)，露出海面的體積為1.5×103m3，此時(shí)潛艇的總重量是5.3×107N。5．一個(gè)充滿氣體的飛艇的質(zhì)量是1.5×103kg，體積為1500m3。當(dāng)裝入質(zhì)量為m的貨物后，飛艇恰好懸浮在空中，已知空氣的密度是1.29kg/m3，g取10N/kg求：（1）充滿氣體的飛艇所受的重力大小G；（2）空氣對(duì)飛艇的浮力大小F；（3）裝入貨物的質(zhì)量m。【解答】解：（1）充滿氣體的飛艇所受重力的大小G，則有：G＝mg＝1.5×103kg/m3×10N/kg＝1.5×104N；（2）由阿基米德原理可得，空氣對(duì)飛艇的浮力F為：F＝ρ氣gV＝1.29kg/m3×10N/kg×1.5×103m3＝1.935×104N；（3）貨物的重力：G貨＝F–G＝1.935×104N–1.5×104N＝4350N，貨物的質(zhì)量：m=G貨答：（1）充滿氣體的飛艇所受的重力為1.5×104N；（2）空氣對(duì)飛艇的浮力為1.935×104N；（3）裝入貨物的質(zhì)量為435kg?！緩?qiáng)化訓(xùn)練】一．選擇題（共2小題）1．一個(gè)飛艇充入氣體后的總質(zhì)量是1.5t，體積為1500m3，已知空氣密度為1.29kg/m3，當(dāng)飛艇懸浮在空中時(shí)，如果g＝10N/kg，則下列說(shuō)法正確的是（）A．飛艇最多能裝1935kg貨物 B．飛艇與飛機(jī)的起飛原理一樣 C．飛艇內(nèi)充入氣體的密度比空氣密度大 D．飛艇懸浮時(shí)F?。紾貨+G艇【解答】解：（1）飛艇在空氣中所受浮力為：F?。溅芽諝鈍V排＝1.29kg/m3×1500m3×10N/kg＝19350N，因?yàn)樵诳罩袘腋。訤?。紾飛艇+G貨所以G貨＝F浮﹣G飛艇＝19350N﹣1500kg×10N/kg＝4350N。G＝mg可知，m=G貨g=4350N10N/kg（2）飛艇是利用浮力升空的，飛機(jī)起飛是利用了流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，二者的原理不同，故B錯(cuò)誤；（3）飛艇內(nèi)充入氣體的密度一定比空氣密度小，體積相等時(shí)，重力小于浮力，故C錯(cuò)誤。故選：D。2．如圖，一飛艇充入氣體后的質(zhì)量是1.5t，體積為1500m3，下列關(guān)于飛艇的說(shuō)法不正確的是（ρ空氣＝1.29kg/m3）（）A．用不會(huì)爆炸的氮?dú)獯鏆錃庾龀傻娘w艇造價(jià)低廉、安全 B．飛艇的原理是充密度小于空氣的氣體，可以飄在空中 C．該氣艇懸浮在空中時(shí)裝入貨物為435kg D．如果裝入貨物是500kg，飛艇恰好勻速下降，阻力大小不變.要它勻速上升需要扔掉65kg的貨物【解答】解：A、氦氣的化學(xué)性質(zhì)很不活潑，利用氦氣代替氫氣填充飛艇，是為了使用更加安全，故A正確；B、飛艇內(nèi)充入氣體的密度一定比空氣密度小，體積相等時(shí)，重力小于浮力，故B正確；C、飛艇在空氣中所受浮力為：F浮＝ρ空氣gV排＝1.29kg/m3×1500m3×10N/kg＝19350N；因?yàn)樵诳罩袘腋。訤?。紾飛艇+G貨所以G貨＝F浮﹣G飛艇＝19350N﹣1500kg×10N/kg＝4350N。由G＝mg可知，m=G貨g=D、G貨＝m貨g＝500kg×10N/kg＝5000N；飛艇的重力：G＝mg＝1500kg×10N/kg＝15000N，飛艇勻速豎直下降時(shí)，所受阻力向上，整體處于平衡狀態(tài)，故：G+5000N＝F浮+F阻﹣﹣﹣﹣①，F(xiàn)阻＝15000N+5000N﹣19350N＝650N勻速豎直上升時(shí)，所受阻力向下，整體處于平衡狀態(tài)，故：F?。紾′+F阻G′＝F浮﹣F阻＝19350N﹣650N＝18700N，扔掉物體的重力為：G扔＝G+5000N﹣G′＝15000N+5000N﹣18700N＝1300N，扔掉物體的質(zhì)量：m扔=G扔g=故選：D。二．填空題（共2小題）3．中國(guó)人民解放軍海軍舉行紀(jì)念成立70周年閱兵式。兩行并排行駛的艦艇距離較遠(yuǎn)，是因?yàn)榭拷旭偅舜碎g海水的流速很大，壓強(qiáng)較小，壓力差會(huì)使艦艇發(fā)生碰撞；新型核潛艇通過(guò)減小所受的重力（選填“重力”或“浮力”），浮出水面接受檢閱；綜合補(bǔ)給艦滿載排水40000t，滿載時(shí)所受的浮力約為4×108N（取g＝10N/kg）?！窘獯稹拷猓海?）流體的流速越大，流體的壓強(qiáng)越??；若兩并排行駛的艦艇靠得過(guò)近，彼此間海水流速會(huì)很大，導(dǎo)致艦艇間的壓強(qiáng)很小，向內(nèi)的壓力差會(huì)使艦艇發(fā)生碰撞，所以兩并排行駛的艦艇編隊(duì)間距較遠(yuǎn)。（2）潛水艇是靠改變自身的重來(lái)完成上浮或下潛的；當(dāng)核潛艇浸沒在水中時(shí)，排開水的體積不變，浮力不變，減小自身的重力，浮力大于重力，核潛艇上浮到水面接受檢閱。（3）該艦滿載時(shí)排開水的重力：G排＝m排g＝4×107kg×10N/kg＝4×108N，由阿基米德原理可得，它滿載時(shí)所受的浮力：F?。紾排＝4×108N。故答案為：小；重力；4×108。4．許多輪船都有排水量的標(biāo)記，“青島號(hào)”導(dǎo)彈驅(qū)逐艦滿載時(shí)的排水量是4800t，此時(shí)艦船所受的浮力是4.8×107N（g＝10N/kg），艦船排開水的體積是4.8×103m3．當(dāng)艦船從海洋駛?cè)腴L(zhǎng)江時(shí)，吃水深度變大（選填“變大”“變小”或“不變”）。若此時(shí)“青島號(hào)”的吃水深度是5.5m，艦底受到水的壓強(qiáng)是5.5×104Pa（ρ水＝1.0×103kg/m3）?！窘獯稹拷猓海?）驅(qū)逐艦排開水的質(zhì)量：m排＝4800t＝4.8×106kg，驅(qū)逐艦受到的浮力：F浮＝G排＝m排g＝4.8×106kg×10N/kg＝4.8×107N；由阿基米德原理可得：V排=F浮ρ水g=4.8×1（2）驅(qū)逐艦在海洋中行駛時(shí)，處于漂浮狀態(tài)，浮力等于重力；驅(qū)逐艦在長(zhǎng)江中行駛時(shí)，仍然處于漂浮狀態(tài)，浮力仍然等于重力；所以驅(qū)逐艦從海洋駛?cè)腴L(zhǎng)江時(shí)，所受的浮力不變，當(dāng)艦船從海洋駛?cè)腴L(zhǎng)江時(shí)，由于液體密度變小，根據(jù)V排=F（3）艦底受到水的壓強(qiáng)p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5.5m＝5.5×104Pa。故答案為：4.8×107；4.8×103；變大；5.5×104。三．實(shí)驗(yàn)探究題（共1小題）5．核潛艇慶祝中國(guó)人民解放軍海軍成立70周年海上閱兵活動(dòng)在青島附近海域舉行，圖甲中為093改進(jìn)型攻擊核潛艇公開亮相并進(jìn)行了戰(zhàn)略巡航。我國(guó)某核潛艇H最大潛深350m，完全下潛到海面下后的排水量為8.24×103t．潛艇內(nèi)部有水艙，通過(guò)向水艙中充水或從水艙中向外排水來(lái)改變潛艇的自重，從而控制其下沉或上浮。已知海水密度ρ海為1.03×103kg/m3，江水密度ρ江為1.0×103kg/m3，取g＝10N/kg，不考慮潛艇的體積變化。（1）下列關(guān)于核潛艇的說(shuō)法中，正確的是D。A．核潛艇的外殼用硬度小的特種鋼材制成的B．核潛艇是通過(guò)改變自身體積達(dá)到浮沉的C．核潛艇懸浮和漂浮時(shí)所受的浮力相等D．核潛艇由東海海面下潛行進(jìn)入長(zhǎng)江后所受的浮力變?。?）核潛艇在海面下水平勻速巡航時(shí)，突然進(jìn)入密度躍層（海水密度突然變?。r(shí)，核潛艇將會(huì)下沉，將給核潛艇帶來(lái)安全隱患。為確保核潛艇安全，應(yīng)立即采取的措施是從水艙中向外排水（選填“向水艙中充水”或“從水艙中向外排水”）。（3）該核潛艇H懸浮在海面下時(shí)，螺旋槳將海水推向后方獲得向前的推力，說(shuō)明力的作用是相互的；核潛艇H所受的海水阻力與航速的關(guān)系如圖乙，當(dāng)核潛艇H航速為8m/s時(shí)，核潛艇H所受的海水阻力為1.92×106N。【解答】解：（1）A、核潛艇在水下需要承擔(dān)較大的壓強(qiáng)，所以潛水艇的外殼用硬度大的特種鋼材制成的，故A錯(cuò)誤；B、核潛艇是通過(guò)改變自身重力達(dá)到浮沉的，故B錯(cuò)誤；C、核潛艇懸浮和漂浮時(shí)排開水的體積不相同，根據(jù)F?。溅裧V排知所受的浮力不相等，故C錯(cuò)誤；D、核潛艇由東海海面下潛行進(jìn)入長(zhǎng)江后，液體的密度減小，根據(jù)F?。溅裧V排知所受的浮力變小，故D正確；故選：D；（2）核潛艇在海面下水平勻速巡航時(shí)，突然進(jìn)入密度躍層（海水密度突然變?。r(shí)，海水躍層是上層密度大、下層密度小，因此由F?。溅裧V排可知，會(huì)造成潛艇受到的浮力減小，浮力小于重力，所以潛水艇會(huì)突然下沉；因?yàn)闈撍强扛淖冏陨淼闹亓?shí)現(xiàn)浮沉的，所以此時(shí)將潛艇水艙向外排水，使?jié)撏艿降闹亓π∮诟×?，?shí)現(xiàn)上浮；（3）該核潛艇H懸浮在海面下時(shí)，螺旋槳將海水推向后方，由于物體間力的作用是相互的，海水對(duì)螺旋槳施加一個(gè)向前的力，核潛艇就前進(jìn)了；由圖乙可知，當(dāng)風(fēng)速為100m2/s2時(shí)，核潛艇受到的阻力f＝3×106N，當(dāng)核潛艇H航速為8m/s時(shí)，核潛艇H所受的海水阻力為f′=(8m/s)2100m2/s2×3×故答案為：（1）D；（2）下沉；從水艙中向外排水；（3）力的作用是相互的；1.92×106。四．計(jì)算題（共1小題）6．某型號(hào)一次性聲吶，底部面積為200cm2，其內(nèi)部有兩個(gè)相同的空腔，每個(gè)空腔的容積為2×10﹣2m3，每個(gè)空腔的側(cè)上方都用輕薄易腐蝕材料制成的密封蓋密封，密封蓋在海水中浸泡24小時(shí)后，將被海水完全腐蝕。某次公海軍事演習(xí)，反潛飛機(jī)向海中投入該聲吶，聲吶在海中靜止后露出整個(gè)體積的四分之一，聲吶處于探測(cè)狀態(tài)，如圖甲所示；24小時(shí)后，聲吶沒入海中處于懸浮狀態(tài)，聲吶停止工作，如圖乙所示；再經(jīng)過(guò)24小時(shí)后，聲吶沉入海底，如圖丙所示。已知ρ海水＝1.1×103kg/m3，g取10N/kg。問(wèn)：（1）聲吶整個(gè)體積有多大？（2）圖甲中，聲吶有多重？（3）圖丙中，海底對(duì)聲吶的支持力有多大？（4）丙圖中，聲吶對(duì)海底的壓強(qiáng)有多大？【解答】解：（1）設(shè)聲吶的整個(gè)體積為V，聲吶的重力為G聲，圖甲中，聲吶漂?。ㄏ路降拿芊馍w浸在海水中），且聲吶在海中靜止后露出整個(gè)體積的四分之一，則：G聲＝F?。溅押Ｋ甮（1?14）V=34由題意可知，每個(gè)空腔的容積為V腔＝2×10﹣2m3，則每個(gè)空腔能容納海水的重力：G海水＝m海水g＝ρ海水V腔g＝1.1×103kg/m3×2×10﹣2m3×10N/kg＝220N，圖乙中，24小時(shí)后，下方的密封口被腐蝕，下方空腔充滿海水，聲吶懸浮，把聲吶和進(jìn)入的海水作為一個(gè)整體（即此時(shí)下方空腔內(nèi)的海水作為聲吶的一部分），由懸浮條件可得：F浮1＝G總1＝G聲+G海水，即ρ海水gV=34ρ海水解得：V＝8×10﹣2m3；（2）圖甲中，聲吶的重力：G聲＝F浮＝ρ海水g（1?14）V=34ρ海水gV=34×1.1×103kg/m3×10N/kg×8×10（3）圖丙中，聲吶上方的密封蓋也浸沒在海水中，再經(jīng)過(guò)24小時(shí)，密封蓋也被腐蝕，把聲吶和進(jìn)入的海水作為一個(gè)整體（即此時(shí)兩個(gè)空腔內(nèi)的海水作為聲吶的一部分），則可知聲吶的總重力：G總2＝G聲+2×