校园科技节举行自制潜水器项目比赛。图甲为某项目化小组设计的潜水器模型，其材质为硬质塑料瓶，塑料瓶厚度不计。内部由工作舱和水舱构成，两个舱之间密封不连通，注射器与水舱通过塑料软管相连，移动注射器活塞改变水舱中的空气体积从而改变水量，实现潜水艇的沉浮。设计要求：

1. 校园科技节举行自制潜水器项目比赛。图甲为某项目化小组设计的潜水器模型，其材质为硬质塑料瓶，塑料瓶厚度不计。内部由工作舱和水舱构成，两个舱之间密封不连通，注射器与水舱通过塑料软管相连，移动注射器活塞改变水舱中的空气体积从而改变水量，实现潜水艇的沉浮。设计要求：

(1) 潜水器可以在水中实现上浮、悬浮、下沉三个模式相互切换；
项目化小组讨论结果：为保证潜水艇正常工作，应尽可能提高工作舱的体积。

如图甲位置，向外拉动注射器活塞，则潜水器将（选填“上浮”或“下沉”）。

(2) 已知该小组同学采用的材料总质量为0.5千克，体积为800厘米³。他们设计了四种方案的工作舱和水舱的体积，如表格所示。请根据设计要求，通过计算选择最合适的方案。（g取10N/kg）

方案	工作舱体积/厘米³	水舱体积/厘米³
1	550	250
2	500	300
3	480	320
4	450	350

【考点】

密度公式的应用; 阿基米德原理;

【答案】

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解答题困难

1. “同济飞鱼”是我国制造的一款水空跨域巡航器原型机，它在空中可以像无人机一样飞行，入水后像潜水器一样运行（如图甲所示），它的质量为1.63kg，可在水下巡游约40min。已知g取10N/kg，水的密度ρ水＝1.0×103kg/m³。

(1) “同济飞鱼”在水中巡游时，下沉时浮力将（填“增大”“减小”或“不变”）。

(2) 在某次测试“同济飞鱼”的“打捞”功能的试验中，“同济飞鱼”悬挂着一个实心物块A从水面以下匀速上升，直至实心物块A匀速提升到距水面一定的高度，如图乙所示；测试过程中，绳的拉力随时间t变化的图象（不计水的阻力），如图丙所示。

求：①实心物块A重力多大？

②实心物块A浸没在水中时受到的浮力是多大？

③其密度是多少？

解答题困难

2. 中国海军装备最先进的战略核潜艇，它有先进可靠的新型核反应堆，具有高航速、低噪音的性能，它作为中国海军战略核威慑力量的重要组成部分，为保障国家安全，会不定期进行战略巡航。下表是核潜艇的部分性能参数（设海水与水的密度相同）。请回答：

水下排水量/吨	11500	水下最大航速/节	36
水面排水量/吨	9000	水下巡航速度节	20
艇长/米	135	最大潜深/米	350
艇宽/米	13	1节≈0.5米秒

(1) 核潜艇在水下航行时，所受浮力是多少?

(2) 当核潜艇以表中的排水量在水面航行时，浸入水中的体积是多少?

解答题普通

3. “同济飞鱼”是我国制造的一款水空跨域巡航器原型机，它在空中可以像无人机一样飞行，入水后像潜水艇一样运行（如图甲所示），它的质量为1.63ｋｇ，可在水下巡游约40ｍｉｎ。已知ｇ取10N／ｋｇ，水的密度ρ水＝1.0×10³ｋｇ／ｍ³。

(1) “同济飞鱼”在水下巡游时，下沉时浮力将（填“增大”“减小”或“不变”）。

(2) 在某次测试“同济飞鱼”的“打捞”功能的试验中，“同济飞鱼”用绳（绳重力不计）悬挂着一个实心物块A从水面以下匀速上升，直至实心物块A匀速提升到距水面一定的高度，如图乙所示；测试过程中，绳的拉力随时间ｔ变化的图象（不计水的阻力），如图丙所示。

求：①实心物块A重力多大？

②实心物块A浸没在水中时受到的浮力是多大？

③实心物块A的密度是多少？

解答题困难