Question

17．2016年12月15日，中國一艘救撈船在南海打撈了一艘無人潛航器．
請回答：
（1）在打撈潛航器時，潛水員需下水操作，已知潛水員和他的潛水設備的總體積為6.8×10^-2 m³．請問，當潛水員在水下作業(yè)時，受到的浮力為多少？（g=10N/kg）
（2）從潛水設置中冒出的氣泡在海水中上升時，會逐漸變大．請分析：在這個過程中，氣泡受到的浮力大小的變化情況及變化的原因．
（3）某深海探測器的兩側配備多塊相同的壓載鐵，當其下潛到達設定深度時，拋卸壓載鐵，使其懸浮、上浮等．在一次海底科考活動中，該探測器在理想狀態(tài)下觀察窗所受海水壓強隨時間變化的p-t圖象如圖所示．請判斷：探測器在AB、BC、CD三個階段，所受重力的大小關系．

Answer 1

分析 （1）物體完全浸沒時排開水的體積等于其自身體積，利用F_浮=ρgV_排計算潛水員受到的浮力；
（2）氣泡在上升過程中，體積會逐漸變大即排開液體的體積變大，根據(jù)公式F_浮=ρgV_排可知氣泡所受浮力的大小變化．
（3）探測器實現(xiàn)上浮和下沉是通過改變自身重力來實現(xiàn)的，根據(jù)浮力和重力的關系比較出重力大小關系．

解答 解：（1）由題意知，潛水員在水下作業(yè)時，其排開水的體積V_排=V=6.8×10^-2 m³．
則潛水員受到的浮力：F_浮=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×6.8×10^-2 m³=680N；
（2）氣泡在上升過程中，體積逐漸變大，由F_浮=ρgV_排，氣泡排開液體的體積變大，水的密度不變，則氣泡受到的浮力在不斷變大．
（3）探測器在AB、BC、CD三個階段，浮力不變，探測器在AB段下沉時，F(xiàn)_浮＜G_AB；探測器在BC段懸浮時，F(xiàn)_浮=G_BC；探測器在CD段上浮時，F(xiàn)_浮＞G_CD；所以G_AB＞G_BC＞G_CD．
答：（1）當潛水員在水下作業(yè)時，受到的浮力為680N；
（2）氣泡受到的浮力大小的變化情況是不斷變大；變化的原因是：氣泡在上升過程中，體積逐漸變大，由F_浮=ρgV_排，氣泡排開液體的體積變大，水的密度不變．
（3）某探測器在AB、BC、CD三個階段，所受重力的大小關系為G_AB＞G_BC＞G_CD．

點評 此題主要考查的是學生對阿基米德原理、物體浮沉條件及其應用的理解和掌握，綜合性很強，難度較大，讀懂圖象是解決此題的關鍵．