Question

15．我國自行設(shè)計(jì)的“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器（如圖甲）完成下潛深度7000m的深海潛試．“蛟龍?zhí)枴睅в羞m當(dāng)數(shù)量的壓載鐵，通過改變壓載鐵的數(shù)量，蛟龍?zhí)柟ぷ鲿r(shí)，開始因壓載鐵的數(shù)量較多，浮力小于重力而下沉．到達(dá)工作區(qū)后，拋掉部分壓載鐵，使其浮力接近于重力，減小螺旋槳的工作壓力．工作結(jié)束后，拋掉所有的壓載鐵，蛟龍?zhí)栠@時(shí)浮力大于重力而上升．
“蛟龍?zhí)枴钡碾娫词怯啥喙?jié)充油銀鋅蓄電池串聯(lián)而成．這種電源的“比能量”約為14kW•h/kg，“比能量”是指電池單位質(zhì)量所輸出的電能．這種蓄電池的放電電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙，可以用60A的電流連續(xù)放電13h．

（1）加速下沉的“蛟龍?zhí)枴�，若在�?jīng)過某一密度均勻的海水區(qū)域時(shí)，迅速拋掉部分壓載鐵，使其所受浮力等于重力，不計(jì)水的阻力，則其將C
A．繼續(xù)加速下沉      B．減速下沉      C．勻速下沉     D．立即靜止
（2）在深海工作區(qū)內(nèi)，“蛟龍?zhí)枴币?km/h的速度水平巡航到1000m外的另一個工作區(qū)需要0.5h．
（3）“蛟龍?zhí)枴钡捏w積約為20m³，深海工作區(qū)海水的密度為1.06×10³kg/m³．則“蛟龍?zhí)枴痹诠ぷ鲄^(qū)所受的浮力為多少N？“蛟龍?zhí)枴钡馁|(zhì)量約為多少kg？（g取10N/kg）
（4）“蛟龍?zhí)枴惫ぷ鲿r(shí)，需要的總能量約為112kW•h．串聯(lián)的蓄電池不得少于90節(jié)．

Answer 1

分析 （1）不計(jì)水的阻力，所受浮力等于重力，受的是平衡力，物體將做勻速運(yùn)動；
（2）根據(jù)v=$\frac{s}{t}$求出時(shí)間；
（3）根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排求出浮力；在工作區(qū)時(shí)浮力接近于重力，G=F_浮，根據(jù)G=mg求出質(zhì)量；
（4）根據(jù)W=UIt一節(jié)蓄電池的電能，再求出蓄電池的節(jié)數(shù)．

解答 解：
（1）拋掉部分壓載鐵，使其所受浮力等于重力，不計(jì)水的阻力，受的是平衡力，它將保持原狀態(tài)做勻速下沉運(yùn)動，故C正確；
（2）根據(jù)v=$\frac{s}{t}$可知，
航行的時(shí)間：t=$\frac{s}{v}$=$\frac{1km}{2km/h}$=0.5h；
（3）“蛟龍?zhí)枴痹诠ぷ鲄^(qū)所受的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1.06×10³kg/m³×10N/kg×20m³=2.12×10⁵N；
在工作區(qū)時(shí)浮力接近于重力，即G=F_浮=2.12×10⁵N，
根據(jù)G=mg可知，
蛟龍?zhí)柕馁|(zhì)量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2.12×1{0}^{5}N}{10N/kg}$=2.12×10⁴kg；
（4）一節(jié)蓄電池的能量：W₁=UIt=1.6V×60A×13×3600s=4.5×10⁶J，
蓄電池的節(jié)數(shù)=$\frac{W}{{W}_{1}}$=$\frac{112×3.6×1{0}^{6}J}{4.5×1{0}^{6}J}$≈90（節(jié)）．
故答案為：（1）C；（2）0.5；（3）“蛟龍?zhí)枴痹诠ぷ鲄^(qū)所受的浮力為2.12×10⁵N；“蛟龍?zhí)枴钡馁|(zhì)量約為2.12×10⁴kg；（4）90．

點(diǎn)評 此題主要考查的是學(xué)生對平衡力、速度、浮力、質(zhì)量、電能計(jì)算公式的理解和掌握，綜合性很強(qiáng)的題目，難度不大．