Question

（5分）圖是藍鰭金槍魚-21型自主式水下航行器的示意圖，它是一種專業(yè)水下搜尋設(shè)備，在搜尋馬航失聯(lián)客機MH370的過程中發(fā)揮了較大的作用，航行器質(zhì)量約為750kg，體積約為1m3，可潛入水下4500m深處，在配置聲吶系統(tǒng)后能以較高的分辨率搜尋水下物體．（海水密度ρ海水=1.03×103kg/m3，g=10N/kg）求：

（1）航行器下潛至水下3000m深處時，所受海水的壓強和浮力；

（2）航行器停留在水下3000m深處作業(yè)時，若遇故障發(fā)動機關(guān)閉，試分析判斷航行器的浮沉情況；

（3）航行器完成水下3000m作業(yè)后返航，在它上浮2000m的過程中，海水浮力對航行器所做的功是多少．

 

Answer 1

（1）航行器所受海水的壓強為p=ρ海水h1 g=1.03×103kg/m3×3000m×10N/kg=3.09×107Pa，受到的浮力F浮=ρ海水V排g=1.03×103kg/m3×1m3×10N/kg=1.03×104N；（2）航行器的重力G=mg=750kg×10N/kg=7.5×103N，若遇故障發(fā)動機關(guān)閉，F(xiàn)浮＞G，航行器將上浮；（3）對航行器所做的功W=F浮h=1.03×104N×2000m=2.06×107J。

【解析】

試題分析：（1）航行器下潛至水下h1=3000m深處時，海水密度ρ海水=1.03×103kg/m3，g=10N/kg，排開海水的體積V排=V=1m3，則所受海水的壓強為p=ρ海水h1 g=1.03×103kg/m3×3000m×10N/kg=3.09×107Pa，受到的浮力F浮=ρ海水V排g=1.03×103kg/m3×1m3×10N/kg=1.03×104N；（2）航行器停留在水下3000m深處作業(yè)時，航行器質(zhì)量約為m=750kg，則其重力G=mg=750kg×10N/kg=7.5×103N，若遇故障發(fā)動機關(guān)閉，F(xiàn)浮＞G，航行器將上浮；（3）航行器完成水下3000m作業(yè)后返航，在它上浮2000m的過程中，海水的浮力F浮= 1.03×104N不變，上升的高度h=2000m，則對航行器所做的功W=F浮h=1.03×104N×2000m=2.06×107J。

考點：壓強、浮力的相關(guān)計算