第10章 5　跨学科实践：潜艇 同步练习（学生版+答案版） 2024-2025学年物理教科版八年级下册

5　跨学科实践：潜艇 潜艇的沉与浮 1．潜艇与鱼儿：潜艇浸没后浮沉取决于自身重力的改变，鱼儿在水中通过鱼鳔改变自身体积，从而改变浮力大小实现浮沉． 2．潜艇在水面时，如果自身重力大于浮力，则会下沉一些，增大排开水中的体积，从而增大浮力，达到新的平衡．同理，在水面上从大海驶入江河，则会下沉一些，达到新的平衡；潜艇浸没在水中时，浮力不变，通过水舱人工的方法排水、吸水，从而调节自身重力，实现浮沉或悬浮． 军用潜艇 军用潜艇是国家海军的战略性武器．潜艇空间分为人员与设备舱和水舱．依靠电力调节水舱内水的多少控制潜艇沉浮和前进，利用声呐、潜望镜、雷达充当“耳朵和眼睛”． 潜艇的沉与浮 典例1 [2024·德城区期中]某潜水艇在海面下隐蔽跟踪某个目标，有时要上浮或下潜，但都未露出水面．若下潜时所受重力为G1，浮力为F1；上浮时所受重力为G2，浮力为F2，则( C ) A．F1＜F2，G1＝G2 B．F1＞F2，G1＝G2 C．F1＝F2，G1＞G2 D．F1＝G1，F2＞G2 在海水里，潜水艇F浮＝ρ海水gV排，在海水密度、排开水的体积不变时，所受浮力不变；但通过吸水、排水改变自身重力，从而改变F浮与G的关系，实现下潜、上浮或悬浮．“让海水进入压力舱”增大自重、“将海水排出压力舱”减小自重，F浮＞G2，潜水艇上浮，F浮＜G1，潜水艇下沉． 变式 “水下断崖”是指海洋中上层海水的密度高，下层海水的密度低的状态：潜艇在航行时如果遇到“水下断崖”会急速“掉深”，带来不可预测的危险．有关这种现象，下列说法正确的是( B ) A．潜艇从高密度海水驶入低密度海水区域时浮力不变 B．“水下断崖”的危险在于潜水艇在驶入低密度海水区域时会急速下沉 C．“水下断崖”的危险在于潜水艇在驶入高密度海水区域时会急速上浮 D．遇到“水下断崖”时，为尽快脱险，需要向潜水艇的水舱内供气排水以增大潜艇浮力 潜艇模型制作比赛 典例2 [2024·济南二模]某同学制作了如图所示的潜水艇模型，下列说法正确的是( B ) 典例2图 A．潜水艇没有浮出水面时所受的重力相同 B．潜水艇没有浮出水面时所受的浮力相同 C．向外拉注射器活塞，可实现潜水艇上浮 D．向内推注射器活塞，可实现潜水艇下沉 潜水艇是通过改变自身的重力来实现下潜和上浮的．当潜艇模型浸没在水中时，排开水的体积不变，所受浮力不变；自制潜水艇通过向外拉注射器活塞或向内推注射器活塞时，改变潜水艇自身的重力，实现沉浮． 变式 [2023·涟水二模]在制作潜艇模型比赛中，小温用3个500 mL的矿泉水瓶黏在一起，两个密封的作“生活舱”，一个瓶身开孔的作“工作舱”．矿泉水瓶质量不计，替代潜艇质量的若干金属螺母放在“工作舱”内，通过往“工作舱”向内注水和向外排水实现潜艇的上浮、悬浮和下沉．(ρ水＝1.0×103 kg/m3) (1)比赛中，小温要让漂浮状态的“潜艇”下沉入水，他应该往“工作舱”向内注水(填“向内注水”和“向外排水”)． (2)潜艇悬浮时，有小螺母从“工作舱”的小孔中掉落至水底，此时潜艇的浮力不变(填“变大”“变小”或“不变”)． (3)若金属螺母体积不计，要实现潜艇上浮和下沉，则金属螺母重力的取值范围为10～15_N. 1．[2024·商河一模]如图所示是学校物理小组制作的演示潜水艇原理的模型，通过胶管A向烧瓶吸气，判断烧瓶的浮沉情况以及所受到浮力的变化( C ) 第1题图 A．上浮、增大 B．下沉、减少 C．下沉、不变 D．上浮、减小 2．[2024·惠阳期末]潜水艇在国家的国防中占有重要位置，潜水艇的艇壳是用高强度的特种钢板制造，某潜水艇最大下潜深度可达350 m，潜水艇的总质量为9×105 kg，艇内两侧有水舱，其截面如图所示，通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜水艇的自重，从而使其下沉或上浮(g取10 N/kg，ρ海水取1×103 kg/m3)．求： 第2题图 ( ... ...