Question

【題目】如圖是我國第一臺自行設(shè)計(jì)、自主集成一研制的“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器．2010年8月26日，“蛟龍?zhí)枴币淹瓿上聺撋疃?759m的深海潛試，這標(biāo)志著中國已成為世界上第五個掌握3500m以上大深度載人深潛技術(shù)的國家．據(jù)悉，“蛟龍?zhí)枴钡募夹g(shù)改進(jìn)及5000﹣7000m深海潛試課題實(shí)施方案已通過專家論證，不久，“蛟龍?zhí)枴睂⑻魬?zhàn)目前世界載人深潛新紀(jì)錄．

①已知“蛟龍?zhí)枴毕聺摰?759m的海底用時約102分鐘，求“蛟龍?zhí)枴毕聺摃r的平均速度約為多少米/分鐘？（保留到整數(shù)）
②若“蛟龍?zhí)枴钡竭_(dá)7000m深的海底世界時，海水對“蛟龍?zhí)枴蓖鈿さ膲簭?qiáng)約為多大？如果潛水器的一個觀測孔的面積約為300cm2 ， 則海水對該觀測孔的壓力約為多大？（海水密度近似取ρ=1.0×103kg/m3 ， g=10N/kg，下同）
③若正在水下勻速下潛的“蛟龍?zhí)枴睗撍�器的總質(zhì)量為22噸，請你由此估算潛水器的體積約為多大？
④在需要緊急上浮時，潛水器可以拋掉隨身攜帶的壓載鐵．試分析勻速下潛的“蛟龍?zhí)枴睗撍�器拋掉壓載鐵后在水中的運(yùn)動情況．

Answer 1

【答案】解：①“蛟龍?zhí)枴弊鯯=3759m下潛，所用時間t=102min，平均速度約為 = = ≈37 m/min．
②“蛟龍?zhí)枴钡竭_(dá)h=7000m深的海底時，海水密度ρ=1.0×103kg/m3 ， 海水對“蛟龍?zhí)枴蓖鈿さ膲簭?qiáng)約為
P=ρgh=1.0×103kg/m3×10 N/kg×7000 m=7×107Pa．觀察孔的面積S面積=300cm2=0.03m2 ，
故海水對觀測孔的壓力約為F=PS面積=7×107Pa×0.03m2=2.1×106N．
③“蛟龍?zhí)枴眲蛩傧聺摃r，所受浮力和重力是平衡力，有F浮=G潛 ， 即：ρ gV=m潛g，
解得潛水器的體積V= = =22m3 ．
④勻速下潛的“蛟龍?zhí)枴皰伒魤狠d鐵后，潛水器所受重力的減小遠(yuǎn)大于浮力的減小，故潛水器所受浮力大于重力，潛水器所受合力方向豎直向上，潛水器所受合分不再為零；因潛水器所受合力方向向上，而潛水器拋掉壓載鐵前是勻速下潛，故潛水器拋掉壓載鐵后，先是減速下潛；當(dāng)潛水器下潛到速度減為零后，就又會反向加速上升
【解析】（1）已知“蛟龍?zhí)枴毕聺摰穆烦蘳，下潛時間t，由平均速度公式可求出平均速度．（2）由液體壓強(qiáng)公式P=ρgh求壓強(qiáng)，由F=PS求海水對觀察孔的壓力．（3）對“蛟龍?zhí)枴笔芰Ψ治觯�由平衡條件求潛水器的體積．（4）對“蛟龍?zhí)枴笔芰Ψ治�，根�?jù)“蛟龍?zhí)枴钡氖芰η闆r分析“蛟龍?zhí)枴钡倪\(yùn)動情況．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解壓強(qiáng)的大小及其計(jì)算的相關(guān)知識，掌握壓強(qiáng)的計(jì)算公式及單位：公式：p =F/s ,p表示壓強(qiáng)，F(xiàn)表示壓力，S表示受力面積壓力的單位是 N，面積的單位是 m2, 壓強(qiáng)的單位是 N/m2,叫做帕斯卡，記作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡單位很小，一粒平放的西瓜子對水平面的壓強(qiáng)大約為20Pa），以及對液體的壓強(qiáng)的計(jì)算的理解，了解液體內(nèi)部壓強(qiáng)的公式：p=ρgh ρ指密度,單位kg/m3,g=9.8N/kg, h指深度,單位:m,壓強(qiáng)單位(Pa) 注意：h 指液體的深度，即某點(diǎn)到液面的距離．