Question

11．打撈沉船的有效方法之一是用裝滿海水的油桶沉入海底．縛在沉船上，然后用壓縮空氣將桶內(nèi)的海水排出．現(xiàn)在海中20m深處有一艘25t的鐵制沉船．問(wèn)：
（1）至少用幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓壓縮空氣，才能把油桶內(nèi)的海水排出？
（2）如果每只油桶的質(zhì)量是20kg，容積是1m³，至少要用多少只油桶才能將沉船打撈起來(lái)？（空氣質(zhì)量不計(jì)，ρ_海水=1.03×10³kg/m³）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)p=ρ_海水gh求出沉船處海水產(chǎn)生的壓強(qiáng)；
將沉船處浮筒中的水排出，除了克服水產(chǎn)生的壓強(qiáng)之外，還要克服水面上方的大氣壓強(qiáng)；
（2）阿基米德原理：F_浮=ρ_液gV_排；
物體重力的求法：G=mg；
根據(jù)題意，當(dāng)油桶受到的浮力大于等于油桶和船受到的重力時(shí)，才能將沉船打撈起來(lái)．

解答 解：（1）沉船處海水產(chǎn)生的壓強(qiáng)：p=ρ_海水gh=1.03×10³kg/m³×10N/kg×20m=2.06×10⁵Pa；
由于將沉船處浮筒中的水排出，除了要克服水產(chǎn)生的壓強(qiáng)之外，還要克服水面上方的大氣壓強(qiáng)；
則壓縮空氣的壓強(qiáng)至少為：p′=p₀+p=1.01×10⁵Pa+2.06×10⁵Pa=3.07×10⁵Pa．
所以，至少用3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓壓縮空氣；
（2）每個(gè)桶的重力：G_桶=m_桶g=20kg×10N/kg=200N；
船的重力：G_船=m_船g=25×10³kg×10N/kg=2.5×10⁵N；
設(shè)要用n只油桶才能將沉船打撈起來(lái)，
根據(jù)題意有：F_浮≥G_桶總+G_船 ，
即：ρ_海水gnV_桶≥nG_桶+G_船
代入數(shù)據(jù)有：1.03×10³kg/m³×10N/kg×n×1m³≥n×200N+2.5×10⁵N，
解得n≥25．
答：（1）至少用3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓壓縮空氣，才能把油桶內(nèi)的海水排出；
（2）至少要用25只油桶才能將沉船打撈起來(lái)．

點(diǎn)評(píng) 此題考查了物體浮沉條件的應(yīng)用，正確分析船和油桶的受力情況，根據(jù)題意列出關(guān)系式是解決此題的關(guān)鍵，此題船受到的浮力忽略，當(dāng)油桶受到的浮力大于等于油桶和船受到的重力時(shí)，才能將沉船打撈起來(lái)．