Question

12．我國(guó)自主研發(fā)的“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器（如圖甲）多次下潛到7000m海底，深海潛水器是用增加和拋棄壓載鐵的辦法來(lái)改變所受重力來(lái)實(shí)現(xiàn)浮沉．

（1）若“蛟龍?zhí)枴钡竭_(dá)7000m深的海底世界，海水對(duì)“蛟龍?zhí)枴蓖鈿さ膲簭?qiáng)約為7×10⁷Pa，則潛水器的一個(gè)面積為300cm²觀測(cè)孔受到海水的壓力約為多大？
（2）正在水中勻速直線下潛的“蛟龍?zhí)枴睗撍�器的總質(zhì)量為22t，在水中拋棄4000N的重物后潛水器以同樣的速度勻速直線上浮，潛水艇的外殼及體積不發(fā)生改變，所受海水的阻力不變，請(qǐng)你估算潛水器的體積約為多大？（海水的密度近似取1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）．
（3）如圖乙為某專業(yè)區(qū)內(nèi)海水的密度σ（單位體積內(nèi)含鹽量）隨海水垂直深度h變化的圖線，海水密度的垂直分布主要是由鹽度決定，其他因素的影響可忽略．裝載著潛水器的輪船在作業(yè)區(qū)域，將潛水器用鋼纜吊起浸沒(méi)水中懸停在水中時(shí)，松開(kāi)鋼纜，潛水器剛好勻速下沉，則下沉過(guò)程中，潛水器速度最大位置為C（選填“A”“B”“C”“D”），此位置潛水器受到的力是平衡力（選填“平衡力”“非平衡力”）．

Answer 1

分析 （1）由F=pS求海水對(duì)觀測(cè)孔的壓力；
（2）對(duì)“蛟龍?zhí)枴笔芰Ψ治觯�由平衡條件及阿基米德原理求潛水器的體積；
（3）根據(jù)圖象，對(duì)“蛟龍?zhí)枴边M(jìn)行不同點(diǎn)的受力分析，據(jù)此解題．

解答 解：（1）觀察孔的面積S=300cm²=0.03m²，
由p=$\frac{F}{S}$可得，海水對(duì)觀測(cè)孔的壓力約為：F=pS=7×10⁷Pa×0.03m²=2.1×10⁶N．
（2）“蛟龍?zhí)枴眲蛩傧聺摃r(shí)，所受浮力和重力是平衡力，
有F_浮=G_潛-G_拋，即：ρ gV=m_潛g-G_拋，
則潛水器的體積：V=$\frac{{m}_{潛}g-{G}_{拋}}{ρg}$=$\frac{22×1{0}^{3}kg×10N/kg-4000N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=21.8 m³；
（3）由圖可知，潛水器用鋼纜吊起浸沒(méi)水中懸停在水中時(shí)，松開(kāi)鋼纜，潛水器剛好勻速下沉，此時(shí)受到水的阻力而速度減小，C點(diǎn)時(shí)的海水的密度與A點(diǎn)相同，即又做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)速度最大，受到平衡力的作用．
答：（1）觀測(cè)孔受到海水的壓力約為2.1×10⁶N；
（2）潛水器的體積約為21.8 m³；
（3）C；平衡力．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了壓強(qiáng)與浮力的計(jì)算，關(guān)鍵是要進(jìn)行受力分析．