Question

【題目】在實(shí)現(xiàn)登月“訪吳剛、會(huì)嫦娥”千年夙愿的同時(shí)，我們一直在追尋著下海“闖龍宮、見龍王”的夢(mèng)想．2011年7月，我國(guó)首臺(tái)自主設(shè)計(jì)、自主集成的載人潛水器“蛟龍”號(hào)（如圖所示，其主要技術(shù)參數(shù)如下表），在經(jīng)過(guò)布放、下潛、上浮、回收等一系列操作后，順利完成5000m級(jí)海試任務(wù)．2012年6月3日赴馬里亞納海溝向7000m級(jí)發(fā)起沖擊，“上九天攬?jiān)隆⑾挛逖笞谨M”成為現(xiàn)實(shí)．

規(guī)格：長(zhǎng)8.2m 寬3.0m 高3.4m 空重：22t（不含乘員體重及壓載鐵重） 最大載荷：220kg（不包括乘員體重） 最大速度：25節(jié)（巡航1節(jié)） 目前最大下潛深度：7000m 乘員：3人（每名乘員的體重不超過(guò)80kg）

（1）運(yùn)用你學(xué)過(guò)的知識(shí)說(shuō)明，潛水器“下五洋”最大的困難是什么？
（2）根據(jù)表中提供的信息，計(jì)算說(shuō)明設(shè)計(jì)制造時(shí)，“蛟龍”號(hào)至少承受的壓強(qiáng)是多大？
（3）“蛟龍”號(hào)采用“深潛器無(wú)動(dòng)力下潛上浮技術(shù)”，其兩側(cè)配備4塊相同的壓載塊，當(dāng)其到達(dá)設(shè)定深度時(shí)，可拋卸其中2塊壓載塊，使其處于懸浮狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)各種實(shí)驗(yàn)作業(yè)．粗略計(jì)算小鐵塊的體積為多大時(shí)，才能使“蛟龍”號(hào)最大負(fù)載時(shí)實(shí)現(xiàn)懸浮靜止?fàn)顟B(tài)？（海水的密度取1.0×103kg/m3 ， g取10N/kg，鐵的密度是7.9×103kg/m3 ， 計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù)）

Answer 1

【答案】
（1）解：潛水器“下五洋”最大的困難是克服深海水產(chǎn)生的巨大壓強(qiáng)；
（2）解：“蛟龍?zhí)枴钡竭_(dá)h=7000m深的海底時(shí)，海水密度ρ=1.0×103kg/m3，海水對(duì)“蛟龍?zhí)枴蓖鈿さ膲簭?qiáng)約為

P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×7000m=7×107Pa．

答：“蛟龍”號(hào)至少承受的壓強(qiáng)是7×107Pa．

（3）解： “蛟龍?zhí)枴睉腋�時(shí)，所受浮力和重力是平衡力，

重力G=mg+2m鐵g=（22000kg+220kg+3×80kg）×10N/kg+2×10N/kg×m鐵=224600N+2×10N/kg×m鐵；

潛艇受到的浮力F浮=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×8.2m×3m×3.4m=836400N；

小鐵塊受到的浮力F1=2ρgV鐵=2×1.0×103kg/m3×10N/kg×V鐵；

所以G=F浮+F1，

整理得：224600N+2×10N/kg×m鐵=836400N+2×1.0×103kg/m3×10N/kg×V鐵；

224600N+2×10N/kg×ρ鐵V鐵=836400N+2×1.0×103kg/m3×10N/kg×V鐵；

代入數(shù)據(jù)得：V鐵≈4.4m3．

答：小鐵塊的體積為4.4m3．

【解析】（1）根據(jù)公式P=ρgh可知，液體的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大．（2）已知最大下潛深度，由液體壓強(qiáng)公式P=ρgh求產(chǎn)生的壓強(qiáng)．（3）對(duì)“蛟龍?zhí)枴笔芰Ψ治�，由平衡條件求鐵塊的體積．
【考點(diǎn)精析】掌握液體的壓強(qiáng)的計(jì)算和物體的浮沉條件及其應(yīng)用是解答本題的根本，需要知道液體內(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；物體的浮沉條件：浸沒(méi)在液體中的物體 F�。綠 時(shí)上浮，F(xiàn)浮 = G 時(shí)懸浮，F(xiàn)浮 ＜G 時(shí)下沉．物體浮沉條件的應(yīng)用舉例：（1）輪船（2）潛水艇（3）氣球（4）飛艇、熱氣（5）密度計(jì)（密度計(jì)的刻度是從上到下刻度變大，刻度不均勻，且刻度無(wú)單位．）．