Question

3．如圖是我國第一臺自行設計、自主集成研制的“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器，2012年6月“蛟龍?zhí)枴痹隈R里亞納海溝成功挑戰(zhàn)7000米深海，完成了全部預訂實驗任務，創(chuàng)造了我國載人深潛新紀錄．
（1）若“蛟龍?zhí)枴钡竭_7000米深的海底世界時，海水對“蛟龍?zhí)枴蓖鈿さ膲簭娂s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？（海水密度近為1.0×10m³kg/m³，g=10N/kg，下同）
（2）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，請你有此估算潛水器的體積約為多大？
（3）在需要緊急上浮時，潛水器可以拋掉隨身攜帶的壓載鐵．若勻速下潛的“蛟龍?zhí)枴睗撍�器拋掉壓載鐵后在水中會加速上升（選填“加速上升”或“勻速上升”）．

Answer 1

分析 （1）知道“蛟龍”號所處的深度，根據(jù)液體壓強公式可求海水對“蛟龍”號外殼的壓強；已知觀測孔的面積和海水產(chǎn)生的壓強，利用F=pS求海水對該觀測孔的壓力．
（2）已知潛水艇受到的浮力和海水的密度，利用公式阿基米德原理公式F_浮=ρ_水gV_排計算排開水的體積，（3）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\動情況．

解答 解：
（1）“蛟龍”號所處的深度h=7000m，
“蛟龍”號受到海水的壓強：
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×7000m=7×10⁷Pa；
由p=$\frac{F}{S}$得：海水對該觀測孔的壓力：
F=pS=7×10⁷Pa×300×10^-4_m2=2.1×10⁶N．
（2）由于勻速下潛，則F_浮=G=mg=2.2×10⁴kg×10N/kg=2.2×10⁵N；
由F_浮=ρ_水gV_排得：V_排=$\frac{F浮}{P液g}$=$\frac{2.2×1{0}^{5}N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=22m³；
（3）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；當潛水器下潛到速度減為零后，就又會反向加速上升．
答：（1）海水對“蛟龍?zhí)枴蓖鈿さ膲簭娂s為7×10⁷Pa；海水對該觀測孔的壓力約為2.2×10⁵N；
（2）潛水器的體積約為22m³．
（3）加速上升．

點評 本題關鍵：一是知道深度指的是液體內(nèi)某點到液面的垂直距離；二是計算液體產(chǎn)生的壓力，要先根據(jù)液體壓強公式計算壓強，再利用壓強定義式求壓力．