Question

6．2013年11月21日，我國首個(gè)實(shí)驗(yàn)型深海移動(dòng)工作站在完成總裝集成和陸上聯(lián)調(diào)基礎(chǔ)上，成功進(jìn)行了首次水池試驗(yàn)．深海移動(dòng)工作站將主要用于進(jìn)行海洋科學(xué)探索，被喻為海洋里的“天宮一號(hào)”，如圖所示，這個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為35噸級(jí)，工作站潛深150米，生命支持時(shí)間72小時(shí)，總長13.1米，型寬3.6米，型深3.0米，正常排水量38噸，乘載人員6人，海底工作時(shí)間可達(dá)12～18小時(shí)．
①該深海移動(dòng)工作站總裝好后停放在水平地面上，如果它與地面的接觸面積約為7m²，則它對(duì)水平地面的壓強(qiáng)約為多少？
②在某次實(shí)驗(yàn)中，該深海移動(dòng)工作站緩慢下潛至120m的水中，用時(shí)40min，則深海移動(dòng)工作站下潛時(shí)的平均速度約為多少km/h？下潛結(jié)束時(shí)受到水的壓強(qiáng)是多少？（海水的密度是1.03×10³kg/m³）
③該深海移動(dòng)工作站某次勻速下潛時(shí)，正常排水量38噸，請(qǐng)你由此估算深海移動(dòng)工作站體積約為多大？
④在需要緊急上浮時(shí)，深海移動(dòng)工作站可以拋掉隨身攜帶的壓載鐵，試分析勻速下潛的深海移動(dòng)工作站拋掉壓載鐵后在水中的運(yùn)動(dòng)情況．

Answer 1

分析 ①由壓強(qiáng)公式可以求出工作站對(duì)水平地面的壓強(qiáng)．
②已知路程與時(shí)間，應(yīng)用平均速度公式可以求出平均速度，應(yīng)用液體壓強(qiáng)公式可以求出壓強(qiáng)；
③應(yīng)用密度公式可以求出工作站的體積；
④根據(jù)工作站的受力情況分析其運(yùn)動(dòng)過程．

解答 解：①工作站對(duì)水平地面的壓強(qiáng)約為：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{35×1{0}^{3}kg×10N/kg}{7{m}^{2}}$=5×10⁴Pa；
②工作站下潛的平均速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{120m}{60s×40}$=0.05m/s=0.18km/h；
水的壓強(qiáng)：p′=ρgh=1.03×10³kg/m³×10N/kg×120m=1.236×10⁶Pa；
③由ρ=$\frac{m}{V}$可知，工作站的體積約為：
V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{38×1{0}^{3}kg}{1.03×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$≈36.89m³；
④勻速下潛的深海移動(dòng)工作站處于平衡狀態(tài)，所受浮力等于其重力，
工作站拋掉壓載鐵后其重力減小，所受浮力不變，浮力大于重力，
工作站所受合力向上，工作站速度向下，工作站向下做減速運(yùn)動(dòng)，
當(dāng)速度變?yōu)榱愫笙蛏献黾铀龠\(yùn)動(dòng)；
答：①它對(duì)水平地面的壓強(qiáng)約為5×10⁴Pa；
②深海移動(dòng)工作站下潛時(shí)的平均速度約為0.18km/h，下潛結(jié)束時(shí)受到水的壓強(qiáng)是1.236×10⁶Pa；
③深海移動(dòng)工作站體積約為36.89m³；
④勻速下潛的深海移動(dòng)工作站拋掉壓載鐵后，先向下減速運(yùn)動(dòng)，后向上加速運(yùn)動(dòng)．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，是一道綜合題，分析清楚題意，應(yīng)用壓強(qiáng)公式、液體壓強(qiáng)公式、密度公式即可正確解題．