《2025年诚成教育学业评价八年级物理下册人教版》

21.(学科素养·科学思维)元宵佳节是中华民族的传统节日，象征着团圆美满的元宵是每个餐桌不可或缺的美食。细心的小红在看妈妈煮元宵时发现，元宵刚下锅时，先沉入锅底，加热一段时间后，元宵好像变“胖了”又浮上来。请用所学的物理知识解释：为什么元宵刚下锅时下沉，加热一段时间后会浮上来？

答案： 元宵刚下入锅中时，受到的浮力小于重力，所以沉入锅底。加热一段时间后，元宵的体积变大，受到的浮力变大，当浮力大于重力时，元宵上浮。(或刚下锅的元宵密度大于水的密度，沉入锅底，加热一段时间后，质量一定的元宵，体积变大，密度变小，当元宵的密度小于水的密度时，元宵上浮)。(合理即可)

22.“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。（海水密度取1.0×10³ kg/m³，g取10 N/kg）求：
(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面上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？

答案： 解：
(1)设“蛟龙号”空载时质量为$m_{空}$
∵漂浮
∴$F_{浮}=G_{空}=m_{空}g$
$=22000kg×10N/kg$
$=220000N$
受到的浮力为220000N。
(2)设“蛟龙号”满载时至少需要注入水的质量为$m_{注水}$，体积为$V_{注水}$，最大荷载质量为$m_{物}$
满载时若要下沉，至少$G_{总}=F_{浮总}$
∴$m_{注水}g + m_{空}g + m_{物}g=\rho_{水}gV_{排}$
∴$m_{注水}=\rho_{水}V_{排}-m_{空}-m_{物}$
$=1.0×10^{3}kg/m^{3}×30m^{3}-22000kg - 240kg$
$=7760kg$
$V_{注水}=\frac{m_{注水}}{\rho_{水}}=\frac{7760kg}{1.0×10^{3}kg/m^{3}}=7.76m^{3}$
至少需要注入$7.76m^{3}$的水。