Question

【題目】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。（g＝10N/kg）

（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8000N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）。

（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)水中直至懸停在水中時(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_____（選填“A”“B”“C”“D”），此位置潛水器受到的力是_____（選填“平衡力”“非平衡力”）。

Answer 1

【答案】2.1×106N 21.6 m3 C 平衡力

【解析】

（1）觀察孔的面積S＝300cm2＝0.03m2，

由可得，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)?/span>”勻速下潛時(shí)，所受的阻力與浮力均不變，可得：

勻速下沉?xí)r：F浮+f＝G總；﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①

在水中拋棄8000N的重物后勻速上升時(shí)：F浮＝f+G總﹣G拋﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②

由①②可得：；

則潛水器的體積：；

（3）由圖乙可知：由于潛水器的重力不變，松開(kāi)鋼纜時(shí)，潛水器若在AB段，由于AB段隨著深度的增加海水密度減小，則浮力減小，所以向下的合力變大，潛水器向下作加速度變大的加速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)在BC段，海水的密度增大，浮力增大，向下的合力減小，潛水器作加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，到C點(diǎn)時(shí)，由于C點(diǎn)和A點(diǎn)海水的密度相同，合力為0，潛水器的速度達(dá)到最大值。在CD段，浮力繼續(xù)增大，合力的方向向上，潛水器作減速運(yùn)動(dòng)。

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21.6 m3；（3）C；平衡力。