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第4章《水与人类》第4-5节拓展性学习评价
答题卷
班级 姓名
一、选择题（共15小题，每小题3分，共45分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案
题号 9 10 11 12 13 14 15
答案
二、填空题（共6小题，每空2分，共40分）
16．（1）　 　 （2）　 　 。
17．（1）　 　 （2）　 　 　 　
18．
19．（1） （2） （3）
20．（1）
（2）
21．（1） （2）
（3）
。
22．
三、探究题：（本大题有5小题，共40分）
23．（1） （2） （3）
（4）　 　 。
24．（1） （2）
（3） （4）　
25．（1）　 　 。
（2）　 　 　 　
（3）　 　 。
26．（1）　 　
（2）　 　
（3）　 　
（4）　 　
27．（1）　
（2）　 　
（3）　 　
（4）　 　
四、综合题：（本大题有5小题，28小题5分，29、30、32小题各8分，31小题6分，共35分）
28．（1）　 　
（2）　 　
（3）　 　
（4）　 　
29．（1）
（2）
（3）
30．（1）
（2）
（3）
（1）
（2）
32．（1）　 　
（2）
（3）
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第4章《水与人类》第4-5节拓展性学习评价
解析卷
（测试时间60分钟 满分160分）
一、选择题：（本大题共15个小题，每小题3分，共45分。每小题列出的四个备选项中只有一个符合题目要求的，不选、错选、多选均不得分。）
1．如图为公益广告“祖辈的井、父辈的井、子孙的井”。从科学角度分析看，广告主要表达了（　　）
A．现今采水技术不断提升 B．水污染日趋加剧
C．过量开采地下水形势严峻 D．降水日渐充沛
【答案】C
【解析】读图可得，图中以三口井为主体，每口井都配有一个木桶，而打水的绳子从“祖辈的井、父辈的井、子孙的井”顺序大幅增长，说明了地下水越来越匮乏，水资源形势严峻。
2．为了解决暴雨时城市下水管道来不及排水的问题，人们发明了一种具有超强渗水能力的新型混凝土，它可以使雨水快速渗入土壤中。这个案例说明（　　）
A．科学技术的进步制约了工程的实施
B．技术和工程相互促进、相互制约
C．社会需求制约了科学技术的发展
D．这种新型混凝土可以完全取代传统混凝土
【答案】B
【解析】科学技术的进步促进了工程的实施；为了解决暴雨时城市下水管道来不及排水的问题，人们发明了一种具有超强渗水能力的新型混凝土，社会需求促进了科学技术的发展技术，技术和工程相互促进、相互制约；新型混凝土在某些方面展现出对传统混凝土的优越性，但是否能完全取代还需综合考虑其性能、成本、环保性等因素。
3．一个中学生在游泳池里潜水时，受到的浮力约为（　　）
A．5牛 B．50牛 C．500牛 D．5000牛
【答案】C
【解析】人体的密度和水的差不多，ρ＝1×103kg/m3，
一个中学生的质量m＝50kg，
∵ρ，
∴中学生的体积：
V0.05m3，
∵中学生在游泳池里潜水，
∴V排＝V＝0.05m3，
中学生受到的浮力：
F浮＝ρ水V排g＝1×103kg/m3×0.05m3×10N/kg＝500N。
4．已知火星的引力约为地球的38%，假设火星上水的密度与地球的相等，现有一个停泊在地球水面上的星际飞行器经过航行后停泊在火星的水面上。下列关于该飞行器所受的重力及其排开水的体积变化的说法中，正确的是（　　）
A．重力不变，排开水的体积不变 B．重力减小，排开水的体积不变
C．重力不变，排开水的体积减小 D．重力减小，排开水的体积减小
【答案】B
【解析】飞行器从地球到达火星，位置发生变化，但物质多少没有变化，所以其质量不变；已知火星表面的引力约是地球的38%，所以火星车所受的重力变小；
火星上水的密度与地球的相等，根据ρ知排开水的体积不变，故B正确。
5．用图像来描述物理过程或物理规律是很直观的。如下图甲，一立方体木块，下面用一段细线与之相连，细线另一端固定在容器底（容器足够高）。现向容器中慢慢加水，如图乙所示。若物体在整个过程中所受的浮力用F表示，容器中水的深度用h表示。那么，在图中可以正确描述浮力F随深度h的变化关系的图像是（　　）
A．B． C．D．
【答案】B
【解析】向容器中慢慢加水，物体浸入水中，深度越大，排开液体的体积越大，根据阿基米德原理知，在没有浮起来前，浮力随着深度的增大而增大；当物体漂浮时，浮力等于重力，始终不变；
当物体被拉住不动时，深度越大，排开液体的体积越大，浮力越大，当物体浸没后排开液体的体积不变，浮力不变。故浮力先变大后不变，再变大最终不变，故B正确。
6．当海水的温度及所含盐分变化时，可能会导致海水密度发生突变，在垂直海面方向上形成一个类似“悬崖”的突变水层。在如图所示的情形中，若有潜艇潜航至此水域时，就会急速下沉，发生“掉深”事故，危及潜艇安全。下列说法正确的是（　　）
A．潜艇在高密度水层中悬浮时，所受浮力大于其重力
B．潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时，所受浮力不变
C．潜艇遇“掉深”进行自救时，需快速排出潜艇水箱中的水
D．潜艇从刚要露出水面至漂浮在水面的过程，所受浮力不变
【答案】C
【解析】A、潜艇在高密度水层悬浮时，潜艇处于静止状态，所受的浮力等于其重力，故A错误；
B、由阿基米德原理F浮＝G排＝ρ液gV排可知，潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时，V排不变，ρ液变小，因此所受的浮力变小，故B错误；
C、潜艇遭遇“掉深”时潜艇受到的浮力小于重力，因此进行自救时，需快速排出水箱中的水，减小潜艇的重力，从而使重力小于潜艇受到的浮力才能重新上浮，故C正确；
D、由阿基米德原理F浮＝G排＝ρ液gV排可知，潜艇从刚露出水面至漂浮在水面的过程中，ρ液不变，V排变小，其所受浮力变小，故D错误。
7．2024年8月，我国自主研制的载人飞艇AS700（图1）成功实现跨省区长途飞行。图2是它的内部结构简化图，飞艇的主气囊中填充的是氦气，这是一种密度比空气小的气体，为飞艇提供了浮力。通过风机控制副气囊中的空气进出（整个过程中气艇的总体积保持不变），来改变内部气体的密度，从而实现浮沉的控制。要使飞艇下降，风机的工作状态和此时飞艇在竖直方向上的受力情况是（　　）
A．充入空气，F浮总小于G总 B．充入空气，F浮总大于G总
C．释放空气，F浮总小于G总 D．释放空气，F浮总大于G总
【答案】A
【解析】根据物体的浮沉条件可知，要使飞艇下降，使得自身的重力变大，则需要向副气囊中充入空气，使密度变大，飞艇受到的重力变大，当大于其受到的总浮力即可实现下降。
8．如图所示，小科用大塑料瓶（大瓶）和开口的小玻璃瓶（小瓶）制作了“浮沉子”。装有适量水的小瓶开口朝下漂浮在大瓶内的水面上，拧紧大瓶的瓶盖使其密封，两瓶内均有少量空气，用适当大小的力挤压大瓶，可使小瓶下沉。下列说法正确的是（　　）
A．用力挤压塑料瓶时，小瓶下沉时所受浮力减小
B．小瓶的上浮和下沉是依靠改变自身重力实现的
C．小瓶在水中悬浮时，浮力与质量是一对平衡力
D．用力挤压塑料瓶时，塑料瓶底所受的液体压强不变
【答案】B
【解析】A．用力挤压塑料瓶时，瓶内空气被压缩，瓶内气体压强增大，部分水被压入小瓶，小瓶的重力增大，当小瓶所受重力大于浮力时，小瓶下沉；小瓶下沉时，排开水的体积V排增大，由F浮＝ρ液gV排可知，小瓶所受浮力增大，而不是减小，故A错误；
B．小瓶的上浮和下沉是依靠改变自身重力实现的。当用力挤压塑料瓶时，塑料瓶内的气体压强增大，将水压入小瓶中，小瓶的重力增大，当重力大于浮力时，小瓶下沉；松开手后，塑料瓶内压强减小，小瓶内的水流出，重力减小，当重力小于浮力时，小瓶上浮，故B正确；
C．小瓶在水中悬浮时，浮力与重力是一对平衡力，而不是与质量是一对平衡力。因为平衡力是作用在同一个物体上的两个力，大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上，而质量是物体的一种属性，不是力，故C错误；
D．用力挤压塑料瓶时，塑料瓶内的气体体积减小，水的深度增加，根据液体压强公式p＝ρ液gh，水的密度ρ液和g不变，深度h增大，所以塑料瓶底所受的液体压强增大，故D错误。
9．如图甲所示，用弹簧测力计将一长方体物体从装有水的杯子中匀速拉出，物体的底面积为20cm2，杯子的底面积为100cm2，拉力随时间的变化关系如图乙所示。则下列说法正确的是（　　）
A．该物体的质量为0.3kg
B．当物体有一半露出水面时，受到的浮力为2N
C．该物体上表面离开水面到物体整个露出水面用时1s
D．该物体的体积为4×10﹣4m3
【答案】C
【解析】A．由图像可知，物体的重力G＝5N，物体的质量为：，故A错误；
B．由图像可知，物体浸没在水中受到的浮力为：F浮＝G﹣F＝5N﹣3N＝2N，根据阿基米德公式可知，当物体有一半露出水面时，排开液体体积为浸没时的一半，所以浮力为浸没时受到浮力的一半，即为1N，故B错误；
C．由图像可知，t＝2s时长方体上表面到达水面，t＝3s时长方体下表面离开水面，所以该物体上表面离开水面到物体整个露出水面用时1s，故C正确；
D．由F浮＝ρ水gV排可知，物体浸没时排开水的体积即长方体的体积为：，故D错误。
10．如图所示，容器内有水，有一塑料试管下面挂一小铁块，浮在水面上。现将小铁块取下放入试管中，试管仍浮在水面，则（　　）
A．液面上升
B．液面下降
C．容器底部受到液体的压强不变
D．试管外壁上A点受到液体的压强不变
【答案】C
【解析】∵如图所示和将铁块取下放入试管中，均为漂浮，F浮＝G，
总重不变，两种情况下受到的水的浮力不变，F浮＝ρ水v排g，两种情况下排开水的体积不变、水深不变，
p＝ρgh，水对容器底的压强不变，故AB都错；C正确；如图，排开水的总体积等于试管排开水的体积加上铁块排开水的体积；将铁块取下放入试管中，二者排开水的总体积等于试管排开水的体积；两种情况下排开水的总体积不变，将铁块取下放入试管中，试管排开水的体积变大，试管A点所处深度变大，p＝ρgh，试管A点受到水的压强变大，故D错；故选：C。
11．如图所示，洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头，则水堵头（　　）
A．不受水的压力，受浮力 B．受到水的压力，不受浮力
C．既受水的压力，也受浮力 D．不受水的压力，也不受浮力
【答案】B
【解析】洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头，受到水向下的压力，但水堵头的下表面没有水，没有受到水向上的压力，所以水堵头不受浮力。
12．如图所示，水平桌面上甲、乙两相同的容器装有体积相等的不同液体。将同种材料制成的实心物体A、B分别放入甲、乙两容器中，静止时两容器中的液面保持相平，则（　　）
A．物体A受到的浮力大于物体B受到的浮力
B．甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度
C．甲、乙两容器的底部受到液体的压强相等
D．甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
【答案】A
【解析】A．根据题意可知，甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体，将实心物体A、B分别放入两容器中，静止时液面等高，则甲液体与A排开液体的体积之和等于乙液体与B排开液体的体积之和，由图可知，A处于漂浮状态，A排开液体的体积小于物体的体积，B处于悬浮状态，B排开液体的体积等于物体的体积，所以A的体积大于B的体积，实心物体A、B由同种材料制作，则密度相等，根据m＝ρV得到A的质量大于B的质量，根据G＝mg可知，A的重力大于B的重力；
由图可知，A处于漂浮状态，A受到的浮力等于其重力，A的密度小于甲液体的密度；B处于悬浮状态，B受到的浮力等于其重力，B的密度等于乙液体的密度；因为A的重力大于B的重力，所以A受的浮力大于B受到的浮力，故A正确；
B、由图可知，A漂浮在甲液体中，A的密度小于甲液体的密度；B悬浮在乙液体中，B的密度等于乙液体的密度，由于实心物体A、B由同种材料制作，则A、B的密度相等，所以，甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度，故B错误；
C、由于甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度，静止时两容器中的液面保持相平，根据p＝ρ液gh可知，甲容器底部所受液体压强大于乙容器底部所受液体压强，故C错误；
D、由题可知甲杯中液体的体积等于乙杯中液体的体积，甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度，由m＝ρV可知甲杯中液体的质量大于乙杯中液体的质量，根据G＝mg可知，甲杯中液体的重力大于乙杯中液体的重力，A的重力大于B的重力，甲杯和乙杯对水平桌面的压力等于液体、物体和杯子的总重力，两个杯子是相同的，重力相同，所以甲杯对水平桌面的压力大于乙杯对水平桌面的压力，两个杯子的底面积相等，由p可知甲杯对水平桌面的压强大于乙杯对水平桌面的压强，故D错误。
13．如图，容器内有一密度未知的长方体M，通过粗细可忽略不计的硬质细杆AB固定。打开水阀以稳定的流速注水。当注水时间为t1时，容器内水面恰好接触到长方体M的底部；当注水时间为t2时，长方体M恰好全部浸没在水中；继续加水一段时间后停止（水未溢出）。整个过程中细杆AB所受的力的大小F（不考虑方向）与时间t的关系不可能是（　　）
A．B． C．D．
【答案】D
【解析】开始加水，没有浸入，故不受浮力，拉力等于重力，当注水时间为t1时，容器内水面恰好接触到长方体M的底部；开始受到浮力，且浮力变大，故拉力减小，但由于不知道浮沉，
A．当长方体M的密度大于水的密度，长方体会沉底，即浮力小于重力，时间为t1前，长方体不受浮力，则细杆AB所受的力不变，时间为t1～t2之间，随长方体浸在水中体积的增加，浮力变大，则细杆AB所受的力变小，当再继续加水时，因为浮力不变，则细杆AB所受的力不变，但细杆AB仍然受力，A可能，故A不符合题意；
B．当长方体M的密度等于水的密度，长方体会悬浮，即浮力等于重力，时间为t1前，长方体不受浮力，则细杆AB所受的力不变，时间为t1～t2之间，随长方体浸在水中体积的增加，浮力变大，当长方体刚好浸没后浮力等于重力，此时细杆AB所受的力刚好为0，当再继续加水时，因为浮力不变，细杆AB所受的力仍然为0，B可能，故B不符合题意；
CD．当长方体M的密度小于水的密度，长方体会漂浮，即浮力等于重力，时间为t1前，长方体不受浮力，则细杆AB所受的力不变，时间为t1～t2之间，随长方体浸在水中体积的增加，浮力变大，当物体完全浸没时，受到的浮力大于其重力，因此在时间t2之前，细杆AB所受的力先减小到0，再增加，后保持不变，在时间t2之后就不再改变了，故C可能，D不可能，故C不符合题意，D符合题意。
14.如图所示，放在水平桌面上的容器A为圆柱形，容器B为圆锥形，两容器本身的质量和底面积都相同，装入深度相同的水后，再分别放入相同质量的木块，如图所示，下列说法中正确的是：（　　）
A．放入木块前，两容器对桌面的压力相等
B．放入木块前，由于A容器中的水多于B容器，所以A容器底部受水的压力大于B容器
C．放入木块后，两容器底部所受水的压力相等
D．放入木块后，B′容器底受水的压力大于A′容器底所受水的压力
【答案】D
【解析】A、放入木块前，A中水的体积比B中的大，故A的重量比B的大，即A对桌面的压力大于B对桌面的压力。
B、水对容器底部的压强由P＝ρgh得，两容器内液体高度相同，故压强相等，由F＝Ps得，两容器内的水对底部的压力相等。
放入木块后，木块在两容器中排开水的体积相等，因B容器上部窄故B液面升高要多，B′中液体对底部的压强比A′中的压强要大，故压力也要比A中的压力大。
15．三个完全相同的烧杯，分别装有相同体积的甲、乙、丙三种不同液体，将烧杯放在同一个水槽中，静止时如图所示。则下列说法正确的是（　　）
A．三个烧杯所受浮力相等 B．乙液体的密度最小
C．丙液体的密度比水小 D．三种液体的密度相等
【答案】C
【解析】
A、由图可知：V甲排＜V丙排＜V乙排；由F浮＝ρgV排可知：烧杯所受的浮力：F乙＞F丙＞F甲，故A错误；
BCD、根据F浮＝G可知：烧杯与液体的总重力：G乙＞G丙＞G甲，由于烧杯相同，所以三种液体的重力关系：G乙液＞G丙液＞G甲液，
由G＝mg可知，液体的质量关系：m乙液＞m丙液＞m甲液，
由于三种液体的体积相同，由ρ可得，ρ乙液＞ρ丙液＞ρ甲液；
对丙进行受力分析可知：F浮＝G杯+G丙液，
由F浮＝ρgV排、G＝mg和ρ可得：ρ水gV排＝ρ杯gV杯+ρ丙液gV丙液，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
因烧杯有一定厚度，且丙液体液面与水面相平，则右边烧杯排开水的总体积等于烧杯自身浸入的体积加上丙液体的体积，即V排＝V杯浸+V丙液，
所以①式可写为ρ水gV杯浸+ρ水gV丙液＝ρ杯gV杯+ρ丙液gV丙液，
因为ρ杯＞ρ水，所以ρ水gV杯浸＜ρ杯gV杯，则ρ水gV丙液＞ρ丙液gV丙液，所以ρ水＞ρ丙液，故C正确，BD错误。故选：C。
二、填空题：（本大题有7小题20空，每空2分，共40分）
16．2024年世界水日的主题是“以水促和平”强调了水资源在促进全球和平、稳定和繁荣方面的核心作用。
（1）如图图标是我国“国家节水标志”的是 　 　 （填字母，下同）。
（2）保护水资源是全人类的责任，下列做法不合理的是 　 　 。
A．在农业生产中，推广滴灌技术
B．严禁在河两岸新建化工、造纸等重污染工厂
C．大量开采使用地下水，少用河流水
D．工业废水经处理达标后排放
【答案】（1）B；（2）C。
【解析】（1）A图标是物品循环使用标志；B图标是国家节水标志；C图标是中国环境标志；D图标是中国节能标志。
（2）A、在农业生产中，推广滴灌技术可以减少水资源的浪费，做法合理，不符合题意；
B、严禁在河两岸新建化工、造纸等重污染工厂，可减少对河水的污染，保护水资源，做法合理，不符合题意；
C、地下水的补给相对较慢，过度开采会导致地下水资源枯竭，地面沉降等问题；应该合理使用地下水和河流水，保护水资源的平衡和可持续利用，做法不合理，符合题意；
D、工业废水经处理达标后排放，可以减少对水资源的污染，做法合理，不符合题意。
17．小金把家里景观水池底部的鹅卵石取出清洗。他先将一个重为10N的空桶漂浮在水面上，然后将池底的鹅卵石捞出放置在桶内，桶仍漂浮在水面。（不考虑捞出过程中带出的水，
（1）空桶漂浮在水面时所受浮力大小为 　 　 。
（2）鹅卵石捞出放置在桶内时，水池水面高度与鹅卵石未捞出时相比会 　 　 （填“上升”“下降”或“不变”）。若此时桶排开水的体积为6.0×10﹣3m3，求桶内鹅卵石的质量为 　 　 。
【答案】（1）10N；（2）上升；50N。
【解析】（1）空桶漂浮在水面上，所以浮力等于重力，即F浮＝G桶＝10N；
（2）鹅卵石捞出前沉底，浮力小于重力，即F浮1＜G，将鹅卵石捞出放置在桶内时，鹅卵石与小桶都处于漂浮状态，此时鹅卵石的浮力等于重力，即F浮2＝G，所以F浮1＜F浮2，即鹅卵石捞出放置在桶内时鹅卵石的浮力变大，根据F浮＝ρ液gV排知排开水的体积变大，水池水面高度与鹅卵石未捞出时相比会上升。
鹅卵石捞出放置在桶内时的浮力为：
F浮′＝ρ水gV排′＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6.0×10﹣3m3＝60N，
桶内鹅卵石的重力为：
G石＝F浮′﹣G桶＝60N﹣10N＝50N。
18．杭州湾大桥目前是世界上最长的跨海桥，桥在水下施工时，要向水中沉放大量的施工构件。现将边长2m的正方体沉入水中，在下沉过程中，其下表面到水面的距离为h（如图甲），钢绳拉力、物体所受浮力随着h的增大而变化，如图乙所示。其中反映浮力随h变化图线的是 　 　 （填“①”“②”），该物体的密度为 　 ，沉入水中后浮力为 　 N。
【答案】②；2×103kg/m3；8×104。
【解析】由图甲可知，正方体构件在浸没之前排开水的体积变大，所以浮力逐渐变大，当正方体构件浸没后排开水的体积不变，浮力不变，故正方体构件受到的浮力先增大后不变，则图乙中反映正方体构件所受浮力变化的图像是②，反映拉力随深度变化的图线是①；
当正方体构件浸没在水中时，排开水的体积等于构件的体积：V排＝V＝（2m）3＝8m3，
构件浸没在水中所受浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×8m3＝8×104N；
由图乙可知，当构件浸没后所受的拉力等于浮力，所以构件浸没后，在缓缓沉入的过程中，所受的拉力与浮力大小之和等于构件的重力，
即G＝F拉+F浮＝2×8×104N＝1.6×105N，
由G＝mg可知，构件的质量：m1.6×104kg，
物体的密度：ρ2×103kg/m3。
19．在底面积为250cm2的薄壁容器中装有一定量的水。用同种合金制成质量相等的空心金属盒和实心金属块各一个，把金属块放在盒内密封后，它们恰好能悬浮在水中，如图甲所示。把金属块和金属盒用细绳相连，放入水中静止时，金属盒有1/4体积露出水面（如图乙），此时细绳对金属块的拉力为10N。则：
（1）实心金属块和空心金属盒的体积之比是 　 　 。
（2）若在金属盒内部装水，则金属盒能达到的最大总重为 　 　 。
（3）将乙图中的细绳剪断，待金属块和金属盒静止后，容器底部受到水的压强与之前相比，改变值为 　 　 。
【答案】（1）1：4；（2）50N；（3）400Pa。
【解析】（1）整体的质量不变，重力不变，一次悬浮，一次漂浮，均有F浮＝ρ水gV排＝G；
浮力大小相等，根据阿基米德原理知，即两次排开水的体积相同，则有：V盒＝（1）V盒+V块；
则有：；
（2）设实心金属块的体积是V块，空心金属盒的总体积是V盒，实心金属块和空心金属盒的质量均为m，对甲、乙两种情况，进行受力分析：
由图甲可知：G总＝F浮，即：2mg＝ρ水gV盒，2m×10N/kg＝1.0×103kg/m3×10N/kg×V盒﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①对图乙中金属盒受力分析可得：
mg+10N＝ρ水g（1）V盒，m×10N/kg+10N＝1.0×103kg/m3×10N/kgV盒﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
对图乙中金属球受力分析可得：
mg＝10N+ρ水gV块，m×10N/kg＝10N+1.0×103kg/m3×10N/kg×V块﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
联立①②③可得：V盒＝4×10﹣3m3，m＝2kg，V块＝1×10﹣3m3；
则实心金属盒的体积为：V'盒＝V块＝1×10﹣3m3；
在金属盒内部装满水，水的体积为：V＝V盒﹣V'盒＝4×10﹣3m3﹣1×10﹣3m3＝3×10﹣3m3
则金属盒所装水的最大质量为：m'＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×3×10﹣3m3＝3kg，
所以在金属盒内部装水，则金属盒能达到的最大总重为：G＝（m+m'）g＝（2kg+3kg）×10N/kg＝50N；
（3）当绳子剪断后，金属盒处于漂浮，金属块下沉，则：F浮′＝G盒，
即：ρ水gV排′＝mg，
则：V排′2×10﹣3m3；
所以，当绳子剪断后，金属盒排开水的体积减小量为：
ΔV＝V盒浸﹣V排′＝（1）V金﹣V排′4×10﹣3m3﹣2×10﹣3m3＝1×10﹣3m3；
则水面下降高度为：Δh0.04m，
所以容器底部受到水的压强变小，变化值为：
Δp＝ρ水gΔh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m＝400Pa。
20．如图为A、B和C三个物体静止在甲、乙和丙三杯液体中的情形。
（1）若A、B和C三个物体体积相同，甲、乙和丙三杯是同种液体，则受到浮力最大的物体是　 　 （选填“A”“B”或“C”下同）；受到重力最大的物体是　 　 。
（2）若A、B和C三个物体体积和质量都相同，则甲、乙和丙三杯液体中密度最大的是　 　 （选填“甲”“乙”或“丙”）。
【答案】见试题解答内容
【解析】（1）由图可知，VC排＞VA排＞VB排，根据F浮＝ρ液gV排知，在液体密度相同时，F浮C＞F浮A＞F浮B；
由于A漂浮，则F浮A＝GA；B漂浮，则F浮B＝GB；丙悬浮，则F浮C＝GC；
所以，GC＞GA＞GB；
（2）若A、B和C三个物体体积和质量都相同，则：GA＝GB＝GC；
由图可知：A漂浮，则F浮A＝GA；B漂浮，则F浮B＝GB；丙悬浮，则F浮C＝GC；
所以，F浮A＝F浮B＝F浮C；
由图可知，VC排＞VA排＞VB排，
根据F浮＝ρ液V排g可知密度关系是：ρ丙＜ρ甲＜ρ乙。
21．小启在家分担家务帮妈妈洗碗。洗碗过程中，小启发现如图所示现象。洗碗池中甲、乙、丙三只同样的饭碗，甲和丙沉入水底，而乙却漂浮在水面上。
（1）甲、乙两只碗受到水的浮力大小关系F甲　 　 F乙；（选填“大于”、“小于”或“等于”）
（2）小启从洗碗池中取一部分水放入乙碗中，乙碗仍然漂浮，则洗碗池中水面将 　 　 ；（选填“下降”、“上升”或“不变”）
（3）小启将洗碗池中甲、乙两只碗取出，丙碗仍然倒扣在池底，放掉洗碗池中的水后，发现丙碗很难拿起来，掰起丙碗一侧，有大量水从碗里流出，然后便可轻松拿起丙碗，请结合所学知识，分析拿起丙碗前后差异的原因 　 　 。
【答案】（1）小于；（2）不变；（3）丙碗倒扣在池底时，碗内空气少，碗内部压强小于外部大气压强，大气压使得碗被紧压在底部，掰起碗一侧使水流入，空气进入碗内，增大了内部压强，减少了内外部压强差，故可以轻松取出。
【解析】（1）由图知，甲沉入水底，甲受到浮力小于重力；乙漂浮在水面上，乙受到浮力等于重力；甲、乙是同样的饭碗，重力相等，所以甲碗受到水的浮力小于乙碗受到水的浮力。
（2）空碗漂浮在水槽中时，碗受到的浮力等于空碗的重力，即F浮1＝G空碗，从洗碗池中取一部分水放入乙碗中，乙碗仍然漂浮，碗受到的浮力等于空碗和水的重力之和，即F浮2＝G空碗+G水，由阿基米德原理可知，从洗碗池中取一部分水放入乙碗中，碗排开水的体积V排增大部分补回水槽中减少水的体积，因此水槽的液面将不变。
（3）丙碗倒扣在池底时，碗内空气少，碗内部压强小于外部大气压强，大气压使得碗被紧压在底部，掰起碗一侧使水流入，空气进入碗内，增大了内部压强，减少了内外部压强差，故可以轻松取出。
22．如图所示，是某远洋轮船的船舷上标的“吃水线”，又称“载重线”，其中标有W的是北大西洋“载重线”，标有S的是印度洋“载重线”。若此远洋轮船在海面航行时的排水量为100吨，（取g＝10N/kg），则远洋轮船此时受到的浮力为 　 N；当该远洋轮船从北大西洋驶向印度洋时，远洋轮船在北大西洋受到的浮力F1　 　 （选填“大于”、“等于”或“小于”，下同）在印度洋受到的浮力F2；北大西洋的海水密度ρ1　 　 印度洋的海水密度ρ2。
【答案】1×106；等于；大于。
【解析】若此远洋轮船在海面航行时，根据阿基米德原理可知：F浮＝G排＝m排g＝1×105kg×10N/kg＝1×106N；
因为轮船漂浮，当远洋轮船从北大西洋驶向印度洋时，浮力始终等于重力G，即：F1＝F2；
标有W的是北大西洋“载重线”，标有S的是印度洋“载重线”，由图可知北大西洋“载重线”在下方，
则轮船排开海水的体积：V排1＜V排2，即轮船在北大西洋航行时V排较小，
根据F浮＝ρ液gV排可知北大西洋的海水密度大于印度洋的海水密度，即：ρ1＞ρ2。
三、探究题：（本大题有5小题，共40分）
23．在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”实验时，小科同学提出了如下3个猜想：
猜想1：浮力大小可能与物体排开液体的体积有关；
猜想2：浮力大小可能与液体的密度有关；
猜想3：浮力大小可能与物体浸入液体的深度有关。
为了验证以上猜想是否正确，小科使用正方体金属铜块做了如图甲所示的一系列实验。请完成下列问题：
（1）分析①③⑤三次实验，可得到的结论是：浮力的大小与　 　 有关。
（2）分析　 　 （填序号）三次实验的数据，可以判断猜想3是错误的。小科还想探究“物体受到浮力的大小与其形状是否有关”，他用橡皮泥进行如图乙所示实验。步骤如下：将橡皮泥揉成实心球放入盛水的烧杯中，橡皮泥沉至杯底；将橡皮泥捏成小船形状放入盛水的烧杯中，发现其漂浮在水面上。
（3）则橡皮泥前后两次受到的浮力F1　 　F2（填“＞”“＜”或“＝”）。
（4）由此小科认为：物体受到的浮力与其形状有关。请判断小科的结论是否正确并说明理由：　
　 。
【答案】（1）液体密度；（2）①③④；（3）＜
（4）小科同学结论错误；他只关注了橡皮泥形状的改变，而忽略了物体排开液体体积对浮力大小的影响。
【解析】（1）由图①③⑤所示实验可知，物体排开液体的体积相同，弹簧测力计示数不同，所以物体受到的浮力不同，由此可知，物体所受浮力大小与液体密度有关；
（2）探究物体所受浮力与浸没深度的关系时，应控制液体密度和排开液体体积相同，只改变浸没深度，应选择①③④三实验，比较三次实验可知，弹簧测力计示数相同，说明物体所受浮力与浸没深度无关；
（3）橡皮泥沉底时受到的浮力小于重力，橡皮泥漂浮时受到的浮力等于重力，所以橡皮泥漂浮时受到的浮力大于橡皮泥沉底时受到的浮力，即F1＜F2；
（4）该同学结论错误的原因是：他只关注了橡皮泥形状的改变，而忽略了物体排开液体体积对浮力大小的影响。
24．兴趣小组用家里的物品和刻度尺测量院子里某种实心石块的密度。
【材料准备】水桶、薄壁塑料瓶（已剪去瓶底）、大小不同的石块、刻度尺。
【实验步骤】
①在水桶中倒入适量的水，置于水平桌面上，如图甲。
②将塑料瓶拧紧瓶盖后倒置，然后在瓶内放入小石块若干并注入适量的水。
③把装有小石块和水的塑料瓶放入水桶中，使其漂浮；待塑料瓶稳定后，用刻度尺分别测出瓶内外水面到塑料瓶底的距离分别为h1和h2，如图乙。
④再把一颗大石块放进塑料瓶的水中，待塑料瓶稳定后，用刻度尺分别测出瓶内外水面到塑料瓶底的距离分别为h3和h4，如图丙。
【过程分析】
（1）以上三幅图中，水桶底所受到的压强最大的是 　 　 图。
（2）向塑料瓶内加入适量水的目的除了调整重量使其漂浮外，还有的功能是 　 　 。
（3）如图乙，若要增大塑料瓶内外液面差，可以采取的措施是 　 　 。
A.往塑料瓶内加水 B.往塑料瓶内加小石块 C.往水桶内加水 D.往水桶内加小石块
【实验结果】
（4）用实验测得的数据和ρ水表示大石块的密度值是 。
【答案】（1）丙；（2）通过液面高度差反映石块排开体积的变化，便于测量石块的体积；（3）B；（4）。
【解析】（1）根据液体压强公式p＝ρgh，水面越高压强越大。甲图只有水，乙图塑料瓶内有小石块漂浮，丙图增加大石块，总重力更大，排开水体积更多，水面最高，故水桶底压强最大的是丙图；
（2）向塑料瓶内加水，除调整重量使其漂浮外，还能通过液面高度差反映石块排开体积的变化，便于测量石块的体积；
（3）因为装置漂浮，浮力等于重力，要增大塑料瓶内外液面差，即要增大排开液体的体积，浮力增大则重力需增大，故应向瓶内继续添加小石块来增加装置的总重力。
A.往塑料瓶内加水：瓶重力增加，排开水体积增加，但内外液面差不一定增大，故A错误；
B.往塑料瓶内加小石块：瓶总重力增大，排开水体积增大（瓶外水面上升），同时瓶内石块占据空间使瓶内水面上升更多，增大内外液面差，故B正确；
C.往水桶内加水：整体水面上升，内外液面差不变，故C错误；
D.往水桶内加小石块：水桶水面上升，瓶内外液面差不变，故D错误；
故选：B；
（4）大石块重力：
G＝ΔF浮 ＝ρ水gΔV＝ρ水gS（h4﹣h2），体积V＝ S（h3﹣h1），则大石块的密度：
ρ。
25．某科学兴趣小组决定利用物体漂浮时，浮力等于重力的原理开展“制作双量程浮力秤”的项目活动。
[制作]小组同学利用身边常见的材料，将大塑料瓶B瓶底和小塑料瓶A的瓶口嵌合密封。瓶盖打开后水可以进入到小塑料瓶A内但无法进入到两个塑料瓶之间，最后将重铁环粘在大塑料瓶底部，如图所示。
[标定]①小组同学制作好浮力秤后，闭合瓶盖，将制作好的浮力秤漂浮在水中，此时液面对应的刻度线标为a，记为0刻度。
②继续往塑料瓶A和B内加水，当塑料瓶内水的体积为500mL时，浮力秤排开水的体积达到最大，此时液面对应的刻度线标为b。
③在ab之间分成50等份，并在每等分刻度上标记相应质量数值。
④将瓶盖打开，将水倒入塑料瓶A、B之间，再用同样的方法在另一侧瓶壁标定刻度线与相应质量数值。
[调试、改进]
评价等级 优秀 合格 待改进
指标一 最小刻度误差小于2g 最小刻度误差在2g﹣5g之间 最小刻度误差大于5g
指标二 取放固体和液体都很方便 取放液体方便，固体不方便 取放固体和液体都不方便
请回答下列问题：
（1）设计环节，重铁环的作用是 　 　 。
（2）制作环节，步骤②中刻度b对应的质量为 　 　 g，步骤④标记的刻度是浮力秤的 　 　 （选填“大”或“小”）量程。
（3）调试时，“指标一”被评价为优秀，但“指标二”由于测量固体质量的时候，取放不方便而被评价为合格，请针对“指标二”提出一条可行的改进方法：　 　 。
【答案】（1）使浮力秤竖直漂浮；
（2）500；小；
（3）瓶上放轻质托盘（合理答案酌情给分）。
【解析】（1）重铁环增加了底部的重量，降低了浮力秤的重心，故其作用为让浮力称竖直漂浮在水中；
（2）塑料瓶内水的体积为500mL时，塑料瓶内水的质量m＝ρ水V＝1g/cm3×500cm3＝500g，故步骤②中刻度b对应的质量为500g。
步骤④中将瓶盖打开，此时浮力称漂浮在水中部分的横截面积变小，因其漂浮在水中，故浮力大小等于重力，根据F浮＝ρ液gV排，可知排开水的体积相同时，浮力称浸入水中的深度应增大了。故浸入水中相同深度时，所测量的质量将变小，因此步骤④标记的刻度是浮力秤的小量程；
（3）“指标二”由于测量固体质量的时候，取放不方便而被评价为合格，需改进取放固体方便，可以在瓶上放置一托盘，方便取放。（其他答案合理也可以）
26．某项目化学习小组开展了自制潜水艇项目，过程如下：
【产品设计】图甲为某小组自制的潜水艇，由生活舱和水舱构成，生活舱体积大于水舱体积，其材质为硬质塑料瓶，塑料瓶厚度不计，两个舱之间密封不连通，水舱与200毫升的注射器通过塑料软管相连，移动注射器活塞可以实现潜水器的浮沉。
【产品调试】
任务一：如图乙所示，潜水艇完成从水面A位置下潜到B位置并稳定停留。
任务二：能从水底上浮到B位置并稳定停留。
任务三：完成从水底打捞一个重物（重0.3牛，体积为20厘米3）到B位置并稳定停留。
（1）自制潜水器靠改变 　 　 来完成三个任务。
（2）小明关闭进出水口将自制潜水器浸没在水中，当观察到 　 　 现象，则气密性良好。
（3）完成任务二的过程中，注射器活塞应如何移动？　 　 。
（4）已知完成任务二时注射器活塞稳定在刻度a毫升，完成任务三时（用体积和质量均忽略不计的细线系住重物打捞），注射器活塞需要稳定在哪个刻度？　 　 。（提示：结果用含a的代数式表示；注射器内气压始终等于外界大气压：g取10N/kg，水的密度为1克/厘米3）
【答案】（1）水舱的进、出水；（2）没有气泡产生；（3）先向左后向右；（4）注射器活塞需要稳定在（a﹣20）mL刻度。
【解析】（1）潜水艇在上浮时重力要小于浮力，水舱要出水，潜水艇要下沉时重力要大于浮力，水舱要进水；
（2）小明关闭进出水口，将自制的潜水器浸没在水中，入股漏气会有气泡产生，如果没有气泡产生，说明气密性好；即：当观察没有气泡产生现象，则气密性良好。
（3）完成任务二上浮过程，小潜水器受到的浮力要大于自身的重力，需要向外排水，对注射器活塞的操作是：向左推活塞，在B处稳定停下来时，要时浮力等于重力，此时要向水舱进水，故注射器的活塞向右，所以注射器的活塞先向左后向右移动。
（4）重物G＝0.3N，受到的浮力为：F浮＝ρ水v排g＝1.0×103kg/m3×10×10﹣6m3×10N/kg＝0.1N，
完成从水底打捞这个重物到B位置并稳定停留，在浮力不变的情况下，要减小自身的重力，即向外排出水的重力为：G水＝G﹣F浮＝0.3N﹣0.1N＝0.2N，
向外排出水的质量为：m水0.02kg＝20g，
根据密度公式得，向外排出水的体积为：V水20cm3＝20mL，
则注射器活塞需要向内推入V气＝V水＝20mL的气体，
已知完成任务二时注射器活塞稳定在刻度a毫升，完成任务三时（用体积和质量均忽略不计的细线系住重物打捞），注射器活塞需要稳定在的刻度是：a﹣V水＝a﹣20mL。
27．小明在学习“阿基米德原理”时，发现老师研究的物体都是在液体里下沉的，于是他想用木块验证“浮力大小F浮是否等于木块排开液体受到的重力G排”。
（1）小明先通过推理验证：因木块漂浮在水面，木块所受浮力F浮等于重力G木。若要验证F浮等于G排，只需验证　 ，又因为G＝mg，所以只需验证m木等于m排于是，小明进行如下实验：
a.用电子秤测出木块质量m木；b。用电子秤测出小烧杯质量m杯；
c.将木块轻轻放入装满水的溢水杯中，用小烧杯收集木块排开的水；
d.用电子秤测出小烧杯和排开的水的总质量m总。
（2）实验数据记录如表所示：
研究对象 木块质量m木/克 小烧杯质量m杯/克 杯和水总质量m总/克 排开水的质量m排/克
木块 80 38 118 a
表格中a＝　 　 。
（3）小华认为可按图乙简化实验：将装满水的溢水杯放在电子秤上，将木块轻轻放入溢水杯的同时，用手拿着小烧杯全部收集排出的水。若观察到　 　 ，即可得到F浮＝G排。
（4）小华还发现，下沉的物体不能通过“m物＝m排”间接验证“F浮＝G排”，原因是　 　 。
【答案】（1）G木＝G排；
（2）80；
（3）电子秤示数不变；
（4）下沉的物体浮力会小于重力。
【解析】解：（1）由于木块所受浮力 F浮等于重力G木，若G木＝G排，根据等量关系，即可验证F浮等于G排。
（2）排开水的质量等于杯和水总质量于空杯质量之差，则表格中
a＝118g﹣38g＝80g
（3）将装满水的溢水杯放在电子秤上，将木块轻轻放入溢水杯的同时，用手拿着小烧杯全部收集排出的水。若电子秤示数不变则说明木块受到的重力与排出水的重力相等，又由于木块漂浮，浮力等于木块的重力，因此可得F浮＝G排。
（4）由于下沉的物体受到的浮力小于自身重力，因此不能通过“m物＝m排”间接验证“F浮＝G排”。
四、综合题：（本大题有5小题，28小题5分，29、30、32小题各8分，31小题6分，共35分）
28．人类的生活和工农业生产都离不开水。
（1）如图1自来水厂生产自来水时，使用的净水方法有 　 　 （填字母标号）。（2分）
A．沉淀 B．过滤 C．煮沸 D．蒸馏 E．吸附
（2）自来水厂取水后加入凝聚剂的作用是 　 　 。
（3）小J在夏令营的野外生存体验过程中，利用如图2装置获取了少量饮用水，下列有关说法正确的是 　 　 。
A．净水过程中水发生了分解 B．这种净化水的原理为蒸馏
（4）实验室可用图3装置制取蒸馏水，指出图中明显的错误：　 　 。（写出一点即可）
【答案】（1）ABE；
（2）吸附水中的悬浮杂质，使其沉降；
（3）B；
（4）温度计的玻璃泡应位于蒸馏烧瓶的支管处或冷凝管中冷凝水应低进高出（合理即可）。
【解析】（1）自来水厂生产自来水时，使用的净水方法有沉淀、过滤、吸附；
（2）加入絮凝剂（明矾）的作用是吸附水中的悬浮杂质，使其沉降；
（3）A、水过程中，只是水的状态的改变，无新物质生成，属于物理变化，水没有发生分解，选项说法错误；
B、该过程中，天然水蒸发变为水蒸气，水蒸气遇冷凝结成水滴，故该原理为蒸馏，选项说法正确；
（4）图中的错误是：温度计水银球应处在蒸馏烧瓶的支管口附近；冷凝管应从下口进水，上口出水，以保证水充满冷凝管，起到充分冷凝的作用。
29．浮标广泛应用于台风预测、海洋资源开发等领域。如图所示，某浮标由坚硬壳体及下方可伸缩油囊构成（油囊质量忽略不计）。当液压式柱塞泵将壳体内的油注入油囊时，油囊排开水的体积等于注入油的体积；当油囊中的油全部被抽回壳体内时，油囊体积忽略不计。已知浮标壳体质量为35kg，油的总质量为20kg，当向油囊中注12kg油时，浮标悬浮于水中。油的密度为0.8×103kg/m3，海水密度取1.0×103kg/m3。求：
（1）油囊中注入12kg油时，浮标所受浮力；
（2）浮标壳体体积；
（3）若某次测试时将一体积为1×10﹣3m3、质量为3kg的测量仪挂于浮标下方浸没于水中，浮标漂浮时露出水面的体积为2×10﹣3m3，则需要向油囊中注入多少千克的油？
【答案】（1）油囊中注入12kg油时，浮标所受浮力为550N；
（2）浮标壳体体积为0.04m3；
（3）需要向油囊中注入15.2千克的油。
【解析】（1）向油囊中注12kg油时，浮标悬浮于水中，则浮标所受浮力F浮＝G总＝m总g＝（35kg+20kg）×10N/kg＝550N；
（2）由F浮＝ρ液gV排可知，浮标排开水对体积V排0.055m3；
由于浮标处于悬浮状态，浮标的总体积V＝V排＝0.055m3；
由ρ可知，油囊中注入油的体积V油0.015m3；
则浮标壳体体积V壳＝V﹣V油＝0.055m3﹣0.015m3＝0.04m3；
（3）测量仪挂于浮标下方浸没于水中，浮标漂浮时受到的浮力F浮′＝G总′＝m总′g＝（35kg+20kg+3kg）×10N/kg＝580N；
根据F浮＝ρ液gV排可知，此时排开水的总体积V排′0.058m3；
向油囊中注入油的体积：V油′＝V排′﹣V壳﹣V仪+V露＝0.058m3﹣0.04m3﹣0.001m3+0.002m3＝0.019m3；
由ρ可知，需要向油囊中注入油的质量m油′＝ρ油V油′＝0.8×103kg/m3×0.019m3＝15.2kg。
答：（1）油囊中注入12kg油时，浮标所受浮力为550N；
（2）浮标壳体体积为0.04m3；
（3）需要向油囊中注入15.2千克的油。
30．一立方体木块的体积为1000cm3，把它放入水中有的体积露出水面。（g取10N/kg）
（1）此时，木块所受的浮力多大？
（2）用一根细绳拉住木块，把它固定在水中，如图甲所示。则绳子对木块的拉力是多大？
（3）在木块下面挂一合金块，使得它们恰好悬浮在水中，如图乙所示。若合金块的密度为2.6×103kg/m3，则合金块的体积是多少？
【答案】（1）木块所受的浮力为6N；
（2）绳子对木块的拉力是4N；
（3）合金块的体积是2.5×10﹣4m3
【解析】（1）木块排开水的体积为V排＝（1）V1000cm3＝600cm3＝0.6×10﹣3m3，
木块受到的浮力为F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6×10﹣3m3＝6N；
（2）木块漂浮时，受到的浮力与自身的重力相等，所以木块的重力为：G＝F浮＝6N；
木块浸没时受到的浮力：F'浮＝ρ水gV'排＝ρ水gV木＝1×103kg/m3×10N/kg×1000×10﹣6m3＝10N；
由于G木+F拉＝F'浮，则F拉＝F'浮﹣G＝10N﹣6N＝4N；
（3）在木块下面挂一合金块，使得它们恰好悬浮在水中，则合金块对木块的拉力与绳子的拉力相同，即F＝4N；
合金块受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力F、竖直向上的浮力的作用，则：G合金＝F浮合金+F，即：ρ合金gV合金＝ρ水gV合金+F，代入数据：
2.6×103kg/m3×10N/kg×V合金＝1×103kg/m3×10N/kg×V合金+4N，解得：V合金＝2.5×10﹣4m3。
答：（1）木块所受的浮力为6N；
（2）绳子对木块的拉力是4N；
（3）合金块的体积是2.5×10﹣4m3。
31．港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成，隧道由一节一节用钢筋混凝土做成的空心沉管连接而成，如图所示。建造隧道时，先将沉管两端密封，如同一个巨大的长方体空心箱子，然后让其漂浮在海面上，再用船将密封沉管拖到预定海面上，向其内部灌水使之沉入海底。若每一节密封长方形沉管的体积为6.3×104m3，总质量为6×107kg（海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。请回答：
（1）漂浮在海面上的一节密封沉管，受到海水对它的浮力为多大？
（2）要使密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中，则需注入多少千克的海水？
【答案】（1）漂浮在海面上的一节密封沉管，受到海水对它的浮力为6×108N；
（2）要使密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中，则需注入3×106kg的海水。
【解析】（1）漂浮在海面上的密封沉管，在灌水前受到的浮力：F浮＝G＝mg＝6×107kg×10N/kg＝6×108N；
（2）沉管刚好浸没海水中时，排开海水的体积：V排＝V＝6.3×104m3，
受到的浮力：F浮＝ρgV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6.3×104m3＝6.3×108N，
由F浮＝G总＝G管+G水可得，注入海水的重力：
G水＝F浮﹣G管＝6.3×108N﹣6×108N＝3×107N，
注入海水的质量：
m水3×106kg。
答：（1）漂浮在海面上的一节密封沉管，受到海水对它的浮力为6×108N；
（2）要使密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中，则需注入3×106kg的海水。
32．两人继续往北走，在西溪湿地的北门慢生活街区发现了一个超大型载人氦气球，如图所示，这是杭州唯一由我国自主研发、制造的载人观光氦气球，球体内部充满氦气，这种无色无味无毒、不燃不爆的惰性气体保证了观光气球的安全性。气球最高可以升到150米的高空，每次飞行大约可以停留10﹣15分钟。气球球体体积达到了6000立方米，若空气密度为1.3kg/m3，氦气密度为0.2kg/m3，球皮及附属装置的质量为1800kg，球皮的厚度忽略不计，小采想知道：
（1）氢气的密度小于氦气，若将内部的氦气替换为氢气，其他条件都不变，则该气球的载重能力将
　 　 （选填“变大”、“变小”、“不变”）。
（2）该氦气球在空气中受到的浮力是多大？
（3）该氦气球极限载入量为多少人？（假设人的平均质量为60kg）
【答案】（1）变大；
（2）该氮气球在空气中受到的浮力是78000N；
（3）该氦气球极限载入量为80人。
【解析】（1）氢气的密度小于氮气，若将内部的氮气替换为氢气，气球自身的重力减小，其他条件都不变，根据G载＝F浮﹣G知该气球的载重能力将增大；
（2）该氮气球在空气中受到的浮力是：
F浮＝ρ空气V排g＝ρ空气Vg＝1.3kg/m3×6000m3×10N/kg＝78000N；
（3）由ρ可求得氦气球内氦气的质量：
m＝ρ氦气V＝0.2kg/m3×6000m3＝1200kg；
氦气球的总重：
G总＝m总g＝（1200kg+1800kg）×10N/kg＝30000N，
氦气球对人的拉力：
F＝F浮﹣G总＝78000N﹣30000N＝48000N，
该氢气球极限载入量为：
n80人。
故答案为：（1）变大；
（2）该氮气球在空气中受到的浮力是78000N；
（3）该氦气球极限载入量为80人。
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第4章《水与人类》第4-5节拓展性学习评价
试题卷
（测试时间60分钟 满分160分）
一、选择题：（本大题共15个小题，每小题3分，共45分。每小题列出的四个备选项中只有一个符合题目要求的，不选、错选、多选均不得分。）
1．如图为公益广告“祖辈的井、父辈的井、子孙的井”。从科学角度分析看，广告主要表达了（　　）
A．现今采水技术不断提升 B．水污染日趋加剧
C．过量开采地下水形势严峻 D．降水日渐充沛
2．为了解决暴雨时城市下水管道来不及排水的问题，人们发明了一种具有超强渗水能力的新型混凝土，它可以使雨水快速渗入土壤中。这个案例说明（　　）
A．科学技术的进步制约了工程的实施
B．技术和工程相互促进、相互制约
C．社会需求制约了科学技术的发展
D．这种新型混凝土可以完全取代传统混凝土
3．一个中学生在游泳池里潜水时，受到的浮力约为（　　）
A．5牛 B．50牛 C．500牛 D．5000牛
4．已知火星的引力约为地球的38%，假设火星上水的密度与地球的相等，现有一个停泊在地球水面上的星际飞行器经过航行后停泊在火星的水面上。下列关于该飞行器所受的重力及其排开水的体积变化的说法中，正确的是（　　）
A．重力不变，排开水的体积不变 B．重力减小，排开水的体积不变
C．重力不变，排开水的体积减小 D．重力减小，排开水的体积减小
5．用图像来描述物理过程或物理规律是很直观的。如下图甲，一立方体木块，下面用一段细线与之相连，细线另一端固定在容器底（容器足够高）。现向容器中慢慢加水，如图乙所示。若物体在整个过程中所受的浮力用F表示，容器中水的深度用h表示。那么，在图中可以正确描述浮力F随深度h的变化关系的图像是（　　）
A．B． C．D．
6．当海水的温度及所含盐分变化时，可能会导致海水密度发生突变，在垂直海面方向上形成一个类似“悬崖”的突变水层。在如图所示的情形中，若有潜艇潜航至此水域时，就会急速下沉，发生“掉深”事故，危及潜艇安全。下列说法正确的是（　　）
A．潜艇在高密度水层中悬浮时，所受浮力大于其重力
B．潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时，所受浮力不变
C．潜艇遇“掉深”进行自救时，需快速排出潜艇水箱中的水
D．潜艇从刚要露出水面至漂浮在水面的过程，所受浮力不变
7．2024年8月，我国自主研制的载人飞艇AS700（图1）成功实现跨省区长途飞行。图2是它的内部结构简化图，飞艇的主气囊中填充的是氦气，这是一种密度比空气小的气体，为飞艇提供了浮力。通过风机控制副气囊中的空气进出（整个过程中气艇的总体积保持不变），来改变内部气体的密度，从而实现浮沉的控制。要使飞艇下降，风机的工作状态和此时飞艇在竖直方向上的受力情况是（　　）
A．充入空气，F浮总小于G总 B．充入空气，F浮总大于G总
C．释放空气，F浮总小于G总 D．释放空气，F浮总大于G总
8．如图所示，小科用大塑料瓶（大瓶）和开口的小玻璃瓶（小瓶）制作了“浮沉子”。装有适量水的小瓶开口朝下漂浮在大瓶内的水面上，拧紧大瓶的瓶盖使其密封，两瓶内均有少量空气，用适当大小的力挤压大瓶，可使小瓶下沉。下列说法正确的是（　　）
A．用力挤压塑料瓶时，小瓶下沉时所受浮力减小
B．小瓶的上浮和下沉是依靠改变自身重力实现的
C．小瓶在水中悬浮时，浮力与质量是一对平衡力
D．用力挤压塑料瓶时，塑料瓶底所受的液体压强不变
9．如图甲所示，用弹簧测力计将一长方体物体从装有水的杯子中匀速拉出，物体的底面积为20cm2，杯子的底面积为100cm2，拉力随时间的变化关系如图乙所示。则下列说法正确的是（　　）
A．该物体的质量为0.3kg
B．当物体有一半露出水面时，受到的浮力为2N
C．该物体上表面离开水面到物体整个露出水面用时1s
D．该物体的体积为4×10﹣4m3
10．如图所示，容器内有水，有一塑料试管下面挂一小铁块，浮在水面上。现将小铁块取下放入试管中，试管仍浮在水面，则（　　）
A．液面上升
B．液面下降
C．容器底部受到液体的压强不变
D．试管外壁上A点受到液体的压强不变
11．如图所示，洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头，则水堵头（　　）
A．不受水的压力，受浮力 B．受到水的压力，不受浮力
C．既受水的压力，也受浮力 D．不受水的压力，也不受浮力
12．如图所示，水平桌面上甲、乙两相同的容器装有体积相等的不同液体。将同种材料制成的实心物体A、B分别放入甲、乙两容器中，静止时两容器中的液面保持相平，则（　　）
A．物体A受到的浮力大于物体B受到的浮力
B．甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度
C．甲、乙两容器的底部受到液体的压强相等
D．甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
13．如图，容器内有一密度未知的长方体M，通过粗细可忽略不计的硬质细杆AB固定。打开水阀以稳定的流速注水。当注水时间为t1时，容器内水面恰好接触到长方体M的底部；当注水时间为t2时，长方体M恰好全部浸没在水中；继续加水一段时间后停止（水未溢出）。整个过程中细杆AB所受的力的大小F（不考虑方向）与时间t的关系不可能是（　　）
A．B． C．D．
14.如图所示，放在水平桌面上的容器A为圆柱形，容器B为圆锥形，两容器本身的质量和底面积都相同，装入深度相同的水后，再分别放入相同质量的木块，如图所示，下列说法中正确的是：（　　）
A．放入木块前，两容器对桌面的压力相等
B．放入木块前，由于A容器中的水多于B容器，所以A容器底部受水的压力大于B容器
C．放入木块后，两容器底部所受水的压力相等
D．放入木块后，B′容器底受水的压力大于A′容器底所受水的压力
15．三个完全相同的烧杯，分别装有相同体积的甲、乙、丙三种不同液体，将烧杯放在同一个水槽中，静止时如图所示。则下列说法正确的是（　　）
A．三个烧杯所受浮力相等 B．乙液体的密度最小
C．丙液体的密度比水小 D．三种液体的密度相等
二、填空题：（本大题有7小题20空，每空2分，共40分）
16．2024年世界水日的主题是“以水促和平”强调了水资源在促进全球和平、稳定和繁荣方面的核心作用。
（1）如图图标是我国“国家节水标志”的是 　 　 （填字母，下同）。
（2）保护水资源是全人类的责任，下列做法不合理的是 　 　 。
A．在农业生产中，推广滴灌技术
B．严禁在河两岸新建化工、造纸等重污染工厂
C．大量开采使用地下水，少用河流水
D．工业废水经处理达标后排放
17．小金把家里景观水池底部的鹅卵石取出清洗。他先将一个重为10N的空桶漂浮在水面上，然后将池底的鹅卵石捞出放置在桶内，桶仍漂浮在水面。（不考虑捞出过程中带出的水，
（1）空桶漂浮在水面时所受浮力大小为 　 　 。
（2）鹅卵石捞出放置在桶内时，水池水面高度与鹅卵石未捞出时相比会 　 　 （填“上升”“下降”或“不变”）。若此时桶排开水的体积为6.0×10﹣3m3，求桶内鹅卵石的质量为 　 　 。
18．杭州湾大桥目前是世界上最长的跨海桥，桥在水下施工时，要向水中沉放大量的施工构件。现将边长2m的正方体沉入水中，在下沉过程中，其下表面到水面的距离为h（如图甲），钢绳拉力、物体所受浮力随着h的增大而变化，如图乙所示。其中反映浮力随h变化图线的是 　 　 （填“①”“②”），该物体的密度为 　 ，沉入水中后浮力为 　 N。
19．在底面积为250cm2的薄壁容器中装有一定量的水。用同种合金制成质量相等的空心金属盒和实心金属块各一个，把金属块放在盒内密封后，它们恰好能悬浮在水中，如图甲所示。把金属块和金属盒用细绳相连，放入水中静止时，金属盒有1/4体积露出水面（如图乙），此时细绳对金属块的拉力为10N。则：
（1）实心金属块和空心金属盒的体积之比是 　 　 。
（2）若在金属盒内部装水，则金属盒能达到的最大总重为 　 　 。
（3）将乙图中的细绳剪断，待金属块和金属盒静止后，容器底部受到水的压强与之前相比，改变值为 　 　 。
20．如图为A、B和C三个物体静止在甲、乙和丙三杯液体中的情形。
（1）若A、B和C三个物体体积相同，甲、乙和丙三杯是同种液体，则受到浮力最大的物体是　 　 （选填“A”“B”或“C”下同）；受到重力最大的物体是　 　 。
（2）若A、B和C三个物体体积和质量都相同，则甲、乙和丙三杯液体中密度最大的是　 　 （选填“甲”“乙”或“丙”）。
21．小启在家分担家务帮妈妈洗碗。洗碗过程中，小启发现如图所示现象。洗碗池中甲、乙、丙三只同样的饭碗，甲和丙沉入水底，而乙却漂浮在水面上。
（1）甲、乙两只碗受到水的浮力大小关系F甲　 　 F乙；（选填“大于”、“小于”或“等于”）
（2）小启从洗碗池中取一部分水放入乙碗中，乙碗仍然漂浮，则洗碗池中水面将 　 　 ；（选填“下降”、“上升”或“不变”）
（3）小启将洗碗池中甲、乙两只碗取出，丙碗仍然倒扣在池底，放掉洗碗池中的水后，发现丙碗很难拿起来，掰起丙碗一侧，有大量水从碗里流出，然后便可轻松拿起丙碗，请结合所学知识，分析拿起丙碗前后差异的原因 　 　 。
22．如图所示，是某远洋轮船的船舷上标的“吃水线”，又称“载重线”，其中标有W的是北大西洋“载重线”，标有S的是印度洋“载重线”。若此远洋轮船在海面航行时的排水量为100吨，（取g＝10N/kg），则远洋轮船此时受到的浮力为 　 N；当该远洋轮船从北大西洋驶向印度洋时，远洋轮船在北大西洋受到的浮力F1　 　 （选填“大于”、“等于”或“小于”，下同）在印度洋受到的浮力F2；北大西洋的海水密度ρ1　 　 印度洋的海水密度ρ2。
三、探究题：（本大题有5小题，共40分）
23．在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”实验时，小科同学提出了如下3个猜想：
猜想1：浮力大小可能与物体排开液体的体积有关；
猜想2：浮力大小可能与液体的密度有关；
猜想3：浮力大小可能与物体浸入液体的深度有关。
为了验证以上猜想是否正确，小科使用正方体金属铜块做了如图甲所示的一系列实验。请完成下列问题：
（1）分析①③⑤三次实验，可得到的结论是：浮力的大小与　 　 有关。
（2）分析　 　 （填序号）三次实验的数据，可以判断猜想3是错误的。小科还想探究“物体受到浮力的大小与其形状是否有关”，他用橡皮泥进行如图乙所示实验。步骤如下：将橡皮泥揉成实心球放入盛水的烧杯中，橡皮泥沉至杯底；将橡皮泥捏成小船形状放入盛水的烧杯中，发现其漂浮在水面上。
（3）则橡皮泥前后两次受到的浮力F1　 　F2（填“＞”“＜”或“＝”）。
（4）由此小科认为：物体受到的浮力与其形状有关。请判断小科的结论是否正确并说明理由：　
　 。
24．兴趣小组用家里的物品和刻度尺测量院子里某种实心石块的密度。
【材料准备】水桶、薄壁塑料瓶（已剪去瓶底）、大小不同的石块、刻度尺。
【实验步骤】
①在水桶中倒入适量的水，置于水平桌面上，如图甲。
②将塑料瓶拧紧瓶盖后倒置，然后在瓶内放入小石块若干并注入适量的水。
③把装有小石块和水的塑料瓶放入水桶中，使其漂浮；待塑料瓶稳定后，用刻度尺分别测出瓶内外水面到塑料瓶底的距离分别为h1和h2，如图乙。
④再把一颗大石块放进塑料瓶的水中，待塑料瓶稳定后，用刻度尺分别测出瓶内外水面到塑料瓶底的距离分别为h3和h4，如图丙。
【过程分析】
（1）以上三幅图中，水桶底所受到的压强最大的是 　 　 图。
（2）向塑料瓶内加入适量水的目的除了调整重量使其漂浮外，还有的功能是 　 　 。
（3）如图乙，若要增大塑料瓶内外液面差，可以采取的措施是 　 　 。
A.往塑料瓶内加水 B.往塑料瓶内加小石块 C.往水桶内加水 D.往水桶内加小石块
【实验结果】
（4）用实验测得的数据和ρ水表示大石块的密度值是 。
25．某科学兴趣小组决定利用物体漂浮时，浮力等于重力的原理开展“制作双量程浮力秤”的项目活动。
[制作]小组同学利用身边常见的材料，将大塑料瓶B瓶底和小塑料瓶A的瓶口嵌合密封。瓶盖打开后水可以进入到小塑料瓶A内但无法进入到两个塑料瓶之间，最后将重铁环粘在大塑料瓶底部，如图所示。
[标定]①小组同学制作好浮力秤后，闭合瓶盖，将制作好的浮力秤漂浮在水中，此时液面对应的刻度线标为a，记为0刻度。
②继续往塑料瓶A和B内加水，当塑料瓶内水的体积为500mL时，浮力秤排开水的体积达到最大，此时液面对应的刻度线标为b。
③在ab之间分成50等份，并在每等分刻度上标记相应质量数值。
④将瓶盖打开，将水倒入塑料瓶A、B之间，再用同样的方法在另一侧瓶壁标定刻度线与相应质量数值。
[调试、改进]
评价等级 优秀 合格 待改进
指标一 最小刻度误差小于2g 最小刻度误差在2g﹣5g之间 最小刻度误差大于5g
指标二 取放固体和液体都很方便 取放液体方便，固体不方便 取放固体和液体都不方便
请回答下列问题：
（1）设计环节，重铁环的作用是 　 　 。
（2）制作环节，步骤②中刻度b对应的质量为 　 　 g，步骤④标记的刻度是浮力秤的 　 　 （选填“大”或“小”）量程。
（3）调试时，“指标一”被评价为优秀，但“指标二”由于测量固体质量的时候，取放不方便而被评价为合格，请针对“指标二”提出一条可行的改进方法：　 　 。
26．某项目化学习小组开展了自制潜水艇项目，过程如下：
【产品设计】图甲为某小组自制的潜水艇，由生活舱和水舱构成，生活舱体积大于水舱体积，其材质为硬质塑料瓶，塑料瓶厚度不计，两个舱之间密封不连通，水舱与200毫升的注射器通过塑料软管相连，移动注射器活塞可以实现潜水器的浮沉。
【产品调试】
任务一：如图乙所示，潜水艇完成从水面A位置下潜到B位置并稳定停留。
任务二：能从水底上浮到B位置并稳定停留。
任务三：完成从水底打捞一个重物（重0.3牛，体积为20厘米3）到B位置并稳定停留。
（1）自制潜水器靠改变 　 　 来完成三个任务。
（2）小明关闭进出水口将自制潜水器浸没在水中，当观察到 　 　 现象，则气密性良好。
（3）完成任务二的过程中，注射器活塞应如何移动？　 　 。
（4）已知完成任务二时注射器活塞稳定在刻度a毫升，完成任务三时（用体积和质量均忽略不计的细线系住重物打捞），注射器活塞需要稳定在哪个刻度？　 　 。（提示：结果用含a的代数式表示；注射器内气压始终等于外界大气压：g取10N/kg，水的密度为1克/厘米3）
27．小明在学习“阿基米德原理”时，发现老师研究的物体都是在液体里下沉的，于是他想用木块验证“浮力大小F浮是否等于木块排开液体受到的重力G排”。
（1）小明先通过推理验证：因木块漂浮在水面，木块所受浮力F浮等于重力G木。若要验证F浮等于G排，只需验证　 ，又因为G＝mg，所以只需验证m木等于m排于是，小明进行如下实验：
a.用电子秤测出木块质量m木；b。用电子秤测出小烧杯质量m杯；
c.将木块轻轻放入装满水的溢水杯中，用小烧杯收集木块排开的水；
d.用电子秤测出小烧杯和排开的水的总质量m总。
（2）实验数据记录如表所示：
研究对象 木块质量m木/克 小烧杯质量m杯/克 杯和水总质量m总/克 排开水的质量m排/克
木块 80 38 118 a
表格中a＝　 　 。
（3）小华认为可按图乙简化实验：将装满水的溢水杯放在电子秤上，将木块轻轻放入溢水杯的同时，用手拿着小烧杯全部收集排出的水。若观察到　 　 ，即可得到F浮＝G排。
（4）小华还发现，下沉的物体不能通过“m物＝m排”间接验证“F浮＝G排”，原因是　 　 。
四、综合题：（本大题有5小题，28小题5分，29、30、32小题各8分，31小题6分，共35分）
28．人类的生活和工农业生产都离不开水。
（1）如图1自来水厂生产自来水时，使用的净水方法有 　 　 （填字母标号）。（2分）
A．沉淀 B．过滤 C．煮沸 D．蒸馏 E．吸附
（2）自来水厂取水后加入凝聚剂的作用是 　 　 。
（3）小J在夏令营的野外生存体验过程中，利用如图2装置获取了少量饮用水，下列有关说法正确的是 　 　 。
A．净水过程中水发生了分解 B．这种净化水的原理为蒸馏
（4）实验室可用图3装置制取蒸馏水，指出图中明显的错误：　 　 。（写出一点即可）
29．浮标广泛应用于台风预测、海洋资源开发等领域。如图所示，某浮标由坚硬壳体及下方可伸缩油囊构成（油囊质量忽略不计）。当液压式柱塞泵将壳体内的油注入油囊时，油囊排开水的体积等于注入油的体积；当油囊中的油全部被抽回壳体内时，油囊体积忽略不计。已知浮标壳体质量为35kg，油的总质量为20kg，当向油囊中注12kg油时，浮标悬浮于水中。油的密度为0.8×103kg/m3，海水密度取1.0×103kg/m3。求：
（1）油囊中注入12kg油时，浮标所受浮力；
（2）浮标壳体体积；
（3）若某次测试时将一体积为1×10﹣3m3、质量为3kg的测量仪挂于浮标下方浸没于水中，浮标漂浮时露出水面的体积为2×10﹣3m3，则需要向油囊中注入多少千克的油？
30．一立方体木块的体积为1000cm3，把它放入水中有的体积露出水面。（g取10N/kg）
（1）此时，木块所受的浮力多大？
（2）用一根细绳拉住木块，把它固定在水中，如图甲所示。则绳子对木块的拉力是多大？
（3）在木块下面挂一合金块，使得它们恰好悬浮在水中，如图乙所示。若合金块的密度为2.6×103kg/m3，则合金块的体积是多少？
31．港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成，隧道由一节一节用钢筋混凝土做成的空心沉管连接而成，如图所示。建造隧道时，先将沉管两端密封，如同一个巨大的长方体空心箱子，然后让其漂浮在海面上，再用船将密封沉管拖到预定海面上，向其内部灌水使之沉入海底。若每一节密封长方形沉管的体积为6.3×104m3，总质量为6×107kg（海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。请回答：
（1）漂浮在海面上的一节密封沉管，受到海水对它的浮力为多大？
（2）要使密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中，则需注入多少千克的海水？
32．两人继续往北走，在西溪湿地的北门慢生活街区发现了一个超大型载人氦气球，如图所示，这是杭州唯一由我国自主研发、制造的载人观光氦气球，球体内部充满氦气，这种无色无味无毒、不燃不爆的惰性气体保证了观光气球的安全性。气球最高可以升到150米的高空，每次飞行大约可以停留10﹣15分钟。气球球体体积达到了6000立方米，若空气密度为1.3kg/m3，氦气密度为0.2kg/m3，球皮及附属装置的质量为1800kg，球皮的厚度忽略不计，小采想知道：
（1）氢气的密度小于氦气，若将内部的氦气替换为氢气，其他条件都不变，则该气球的载重能力将 　 　 （选填“变大”、“变小”、“不变”）。
（2）该氦气球在空气中受到的浮力是多大？
（3）该氦气球极限载入量为多少人？（假设人的平均质量为60kg）
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