Question

9．小华同学在实验室里做系列实验．

（1）他想通过实验研究物体受力情况与运动状态之间的关系．他设法测得密闭小瓶浸没在水中时所受浮力为1牛，然后装入适量的细砂，将总重为1牛的小瓶浸没在水中后放手，其运动状态如图甲（a）所示；接着他两次调整瓶内细砂的质量，重复上述实验，分别如图（b）和（c）所示．请根据实验现象及相关条件，归纳得出初步结论：
（A）由图（a）可知：浸没在液体中的物体所受浮力等于重力时，悬浮在液体中；
（B）由图（b）和（c）可知：浸没在液体中的物体所受浮力大于重力时，上浮；浮力小于重力时，下沉．
（2）①随后他又在探究浮力的实验中把a图中的小瓶放入一装有水的溢水杯中则溢出的水的重为B（填序号）．
A．一定等于1牛    B．可能为0.9牛    C．一定小于1牛    D．可能为1.2牛
②接着他分析溢水杯杯底受到水的压强发生的变化是不变或增大．
（3）他又制作如图乙所示的潜水艇模型，通过进排气管吸气（选填“吸气”或“吹气”，使模型下潜直到悬浮，容器中的水面将不变（选填“上升”、“下降”或“不变”，不考虑进排气管的体积的影响）．

Answer 1

分析 （1）根据实验目的，结合图示，得出结论；
（2）①装有水的溢水杯分装满水和没有装满水两种情况讨论；②根据P=ρgh作答；
（3）为使潜水艇模型从图中位置下沉，则其重力应大于浮力，所以必须从进排气管处吸气，塑料瓶内的压强减小，水进入塑料瓶，总重力增大，大于浮力变会下沉；
将模型本身与容器内的水分割考虑，结合漂浮和悬浮的特点，根据阿基米德原理作出判断．

解答 解：（1）通过实验研究物体受力情况与运动状态之间的关系；
（A）由图（a）可知：物体处于悬浮状态，是因为受到浮力与重力大小相等．所以得出的结论是：浸没在液体中的物体所受浮力等于重力时，悬浮在液体中；
（B）由图（b）和（c）可知：物体分别向上和向下运动，是因为受到的力为非平衡力，在图（b）中受到的浮力大于重力，图（c）中受到的浮力小于重力．
由图（b）和（c）可知：浸没在液体中的物体所受浮力大于重力时，上浮；浮力小于重力时，下沉；
（2）总重为1N的小瓶浸没在水中时所受浮力为1牛，把a图中的小瓶放入一装有水的溢水杯中，小瓶处于县浮状态，F_浮=G_瓶=1N：
①若溢水杯是盛满水，根据阿基米德定律，小瓶受到的浮力等于排开的水重，即排出的水重，F_浮=G_排出=1N；
若溢水杯中水没有满，则溢出的水的重小于排开水的重，即小于1N，
综上，小瓶处于县浮状态可能为0.9N；
②对第一种情况，水的深度h不变，根据P=ρgh水对杯底的压强不变；
对第二种情况，水的深度增加，根据P=ρgh水对杯底的压强增大；
（3）必须从进排气管处吸气，塑料瓶内的压强减小，水进入塑料瓶，总重力增大，大于浮力变会下沉；
容器内水的总体积不变，无论模型（本身）在水中漂浮还是悬浮，其受到的浮力都等于重力，根据阿米德原理，模型自自身排开水的体积不变，所以，通过进排气管吸气”，使模型下潜直到悬浮，容器中的水面将不变．
故答案为：（1）（A）浸没在液体中的物体所受浮力等于重力时，悬浮在液体中；        
 （B）浸没在液体中的物体所受浮力大于重力时，上浮；浮力小于重力时，下沉；
（2）①B； ②不变或增大；       
（3）吸气； 不变．

点评 本题考查物体的浮沉条件，阿基米德原理、液体压强、潜水艇原理等知识，综合性较强，同时也涉及对分割思想和分类讨论思想的考查．