Question

11．“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器實(shí)現(xiàn)5000m級(jí)水深的突破，表明了中國(guó)有能力到達(dá)占全球面積70%的海洋深處進(jìn)行探索．如圖17所示，當(dāng)“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器從4000m勻速下潛到5000m深度時(shí)，用時(shí)33min20s．已知：此時(shí)潛水器的總質(zhì)量22t，ρ_海水=1.0×10³ kg/m³，求：
（1）當(dāng)“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器從4000m勻速下潛到5000m深度時(shí)，平均速度是多少？
（2）“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器潛在水下4500m處受到的浮力是多少？潛水器的體積是多少？
（3）“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器是怎樣實(shí)現(xiàn)下潛和上浮的？

Answer 1

分析 （1）求出潛水器下潛的深度，又知時(shí)間，利用速度公式求解平均速度；
（2）已知潛水器質(zhì)量，可求的其重力，利用F_浮=ρ_液gV_排就能得到浮力；
（3）物體在液體中的浮沉，決定于物重和浮力的大小關(guān)系：物重大于浮力，下沉；物重等于浮力，懸浮；物重小于浮力，上�。�

解答 解：（1）潛水器下潛的距離s=5000m-4000m=1000m，
t=33min20s=2000s，
平均速度為v=$\frac{s}{t}$=$\frac{1000m}{2000s}$=0.5m/s；
（2）潛水器重力：G=mg=22×10³kg×10N/kg=2.2×10⁵N
潛水器懸浮，浮力：F_浮=G=2.2×10⁵N；
（3）潛水器浸沒(méi)在水中時(shí)，排開(kāi)水的體積一定，也就是所受浮力一定，要上浮或下潛，只能改變重力．所以，在潛水器內(nèi)部有一個(gè)水艙，通過(guò)對(duì)它的水艙進(jìn)行吸、排水來(lái)改變自身重，從而實(shí)現(xiàn)下潛、上浮和懸�。�
答：
（1）平均速度為0.5m/s；
（2）潛水器受到的浮力為2.2×10⁵N；
（3）“蛟龍?zhí)枴蓖ㄟ^(guò)對(duì)它的水艙進(jìn)行吸、排水來(lái)改變自身重量，從而實(shí)現(xiàn)下潛、上浮和懸浮．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查學(xué)生對(duì)速度的計(jì)算及浮力計(jì)算的理解和掌握，為力學(xué)綜合問(wèn)題．只要熟練掌握液體壓強(qiáng)計(jì)算公式p=ρ_液gh和浮力計(jì)算的基本公式F_浮=ρ_液gV_排就能夠解決．