浮标广泛应用于台风预测、海洋资源开发等领域。如图，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，海水密度取， g取10N/kg。求：

1. 浮标广泛应用于台风预测、海洋资源开发等领域。如图，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 $\text{[math]}$ ，海水密度取 $\text{[math]}$ ， g取10N/kg。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 $\text{[math]}$ 、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 $\text{[math]}$ ，则需要向油囊中注入多少千克的油？

【考点】

浮力产生的原因; 阿基米德原理; 浮力大小的计算;

【答案】

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解答题困难

1. 在中国空间站“太空授课”中，我们看到航天员们是“悬浮”在空间站中（如图甲）。为了适应这样的特殊环境，航天员们会在地面水环境中进行太空行走的模拟训练（如图乙）。

(1) 航天员在模拟训练和在空间站中都处于“悬浮”状态，两者“悬浮”的原理是一样的。你认为该说法是否正确？（填“正确”或“不正确”）。

(2) 在天宫课堂上，浸没在水中的乒乓球无法上浮。以下解释合理的是____。 A. 因为水失去质量，乒乓球将不受浮力作用 B. 水在乒乓球上下表面无法形成压力差，乒乓球不受浮力 C. 乒乓球排开水的体积太小，受到的浮力太小 D. 乒乓球等同于浸没在液体中且与容器底部紧贴的蜡块不受浮力作用

(3) 若宇航员质量为55千克，穿戴设备的质量为120千克，则宇航员在水中模拟训练时，受到的浮力大小为多少？排开水的体积为多少？

解答题困难

2. 如图所示，甲、乙、丙、丁是“探究浮力的大小与排开水的重力关系”的情景，四幅图中弹簧测力计的示数分别为 F₁、F₂、F₃、F₄。请回答下列问题。

(1) 为方便操作和减小测量误差，最合理的操作步骤应该是→丙。

(2) 若等式 $\text{[math]}$ 成立，则可以验证阿基米德原理。

(3) 如果当物体浸没在水中时，排开水的质量为100克，那么受到的浮力为牛(g 取 10牛/千克)。

解答题困难

3. 将一只去盖、去底的饮料瓶的瓶口朝下，把乒乓球（直径略大于瓶口直径）放入瓶内并注水，看到有少量水从瓶口流出，此时乒乓球静止不上浮（如图）。

(1) 乒乓球静止不上浮时，除重力外还受到力。

(2) 想让乒乓球浮起来，可进行怎样的操作？请解释原因。

解答题普通