Question

2．“蛟龍?zhí)枴笔俏覈�首臺自主研制的作業(yè)型深海載人潛水器，設(shè)計(jì)的最大下潛深度為7000m級，對我國開發(fā)利用深海資源具有重要意義．
（1）我國首臺載人潛水器“蛟龍?zhí)枴逼潴w積為50m³，若“蛟龍?zhí)枴毕聺摰?000m深度時它受到海水的浮力是5.15×10⁵N，受到海水的壓強(qiáng)是7.21×10⁷Pa，此時，海水對“蛟龍?zhí)枴泵娣e為300cm²的觀察窗產(chǎn)生的壓力是2.163×10⁶N．（海水的密度取1.03×10³kg/m³，g=10N/kg）
（2）潛水器從海底勻速上升過程中（不考慮海水溫度變化），所受海水的壓強(qiáng)將變小，浮力不變，（以上兩空選填“變大”、“變小”或“不變），由于存在海水的阻力，潛水器受到的浮力大于（填“大于”、“小于”或“等于”）其重力．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器下潛于海水中時，排開的水的體積等于它自身的體積，根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排就可以計(jì)算出它受到的浮力；根據(jù)液體壓強(qiáng)計(jì)算公式p=ρ_水gh計(jì)算出5000m深處產(chǎn)生的壓強(qiáng)，再根據(jù)F=PS計(jì)算出載人艙表面承受的壓力；
（2）①根據(jù)液體壓強(qiáng)計(jì)算公式P=ρ_液gh可判斷潛水器在海水中下潛時受到的壓強(qiáng)的變化；②根據(jù)阿基米德原理分析潛水器所受浮力的變化；③潛水器在水中勻速上升時受重力、浮力、阻力三個力的作用．．

解答 解：
（1）載人潛水器的總體積為50m³，則潛水器浸沒時受到的浮力：
F_浮=ρ_海水gV_排=1.03×10³kg/m³×10N/kg×50m³=5.15×10⁵N．
當(dāng)“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器下潛到7000m深處時，它受到海水的壓強(qiáng)：
p=ρ_海水gh=1.03×10³kg/m³×10N/kg×7000m=7.21×10⁷Pa；
由p=$\frac{F}{S}$可得觀察窗表面承受海水的壓力：
F=pS=7.21×10⁷Pa×300×10^-4m²=2.163×10⁶N；
（2）潛水器從海底勻速上升過程中，海水密度不變，深度減小，由p=ρ_液gh可知，潛水器所受海水的壓強(qiáng)將變小．
由于潛水器排開水的體積和海水的密度都不變，根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排可知，潛水器受到的浮力不變；
潛水器從海底勻速上升過程中，受到豎直向下的重力、豎直向下的阻力和豎直向上的浮力，由于勻速運(yùn)動，所以G+f=F_浮，因此浮力大于其重力．
故答案為：（1）5.15×10⁵；7.21×10⁷；2.163×10⁶；（2）變小；不變；大于．

點(diǎn)評 （1）考查了學(xué)生對液體壓強(qiáng)公式、阿基米德原理和物體浮沉條件的掌握和運(yùn)用，知道潛水器自身體積不變（排開水的體積不變、受浮力不變）是本題的關(guān)鍵．
（2）熟練掌握壓強(qiáng)和浮力的計(jì)算公式是解決計(jì)算部分的關(guān)鍵，數(shù)據(jù)計(jì)算過程中要認(rèn)真仔細(xì)．