第5节 跨学科实践:潜艇 潜艇 1.潜艇是海军的战略重器,如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜艇在海中悬浮、上浮、漂浮训练过程,下列对此潜艇分析正确的是 ( ) A.上浮过程中所受浮力逐渐增大 B.悬浮和漂浮时所受浮力相等 C.漂浮时排开的海水所受的重力最小 D.漂浮时潜艇底部所受海水压强最大 2.某潜艇在海面下隐蔽跟踪某个目标,现根据战时需要上浮或下潜(但始终未露出海面)。在下潜过程中潜艇所受的重力为G1、浮力为F1;上浮过程中所受的重力为G2、浮力为F2。则 ( ) A.F1G2 C.F1>G1,F2G2 3.潜艇执行某次任务时从长江潜行到南海过程中所受浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”),水舱中应该 (选填“充水”或“排水”)。 4.如图所示,潜艇在水中处于悬浮状态,此时其所受浮力与重力的大小关系为F浮 (选填“>”“<”或“=”)G。当压缩空气将水舱中的水排出一部分时,潜艇将 (选填“上浮”“下沉”或“悬浮”),若有一艘潜艇保持水面下10 m的深度由长江进入大海,则这艘潜艇的重力将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。 1.“蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积约为30 m3,空载时质量约为22 t,最大荷载240 kg。 (1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大 (2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少注入多少立方米的水 (海水密度取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg) 2.(科学思维)(2024牡丹江中考)综合实践活动课上,小江展示了自制的“小潜艇”。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,“小潜艇”上浮了,如图乙所示。 (1)请分析解释“小潜艇”上浮的原因。 (2)再说出一种能让“小潜艇”上浮的方法。 【详解答案】 课堂达标 1.C 2.D 3.变大 充水 4.= 上浮 变大 课后提升 1.解:(1)“蛟龙号”空载时的质量m空载=22 t=2.2×104 kg, “蛟龙号”空载漂浮在水面时,根据漂浮条件可知“蛟龙号”受到浮力:F浮=G空载=m空载g=2.2×104 kg×10 N/kg= 2.2×105 N; (2)满载需要下沉时潜水器排开海水的体积V排=V船=30 m3,此时F浮'=ρ海gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×30 m3= 3×105 N,满载总重力G满=m满g=(22×103 kg+240 kg)×10 N/kg=2.224×105 N,满载至少需要注水的重力: G注水=F浮'-G满=3×105 N-2.224×105 N=7.76×104 N,则由G=mg=ρgV可得注入水的体积:V注水===7.76 m3。 2.(1)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,将小玻璃瓶内的部分水排出。使得小玻璃瓶和瓶内液体的总重力减小,根据F浮=ρ液gV排,此过程中ρ液和V排不变,所以F浮不变,小玻璃瓶和其内部液体受到的浮力大于其总重力,力可以改变物体的运动状态,小玻璃瓶上浮。 (2)使“小潜艇”上浮的方法: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或将装置进行水浴加热等) ... ...
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