Question

7．2011年 7月26日上午，“蛟龍”號在第二次下潛試驗中成功突破5000米水深大關，最大下潛深度達到5057米，創(chuàng)造了中國載人深潛新的歷史．
（1）當“蛟龍?zhí)枴钡竭_5000米的深海，潛水器上有一觀測孔的面積約為300厘米²，此時海水對觀測孔的壓強約為5×10⁷帕斯卡．求此時海水對該觀測孔的壓力約為多少牛？
（2）若正在水下勻速下潛的“蛟龍?zhí)枴睗撍�器的總質量為22噸，請你由此估算潛水器的體積約為多大？（海水密度近為1.0×10³千克/米³）
（3）通過調整潛水器攜帶的壓載鐵數量，可以實現(xiàn)潛水器下沉、懸浮或上�。�若勻速下潛的“蛟龍?zhí)枴睗撍�器拋掉壓載鐵后，潛水器在水中將如何運動？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．

Answer 1

分析 （1）已知海水的深度，由液體壓強公式p=ρgh可以求出海水對“蛟龍?zhí)枴蓖鈿さ膲簭�；由公式F=pS可以求出海水對觀測孔的壓力；
（2）對“蛟龍?zhí)枴笔芰Ψ治�，由平衡條件求潛水器的體積；
（3）對“蛟龍?zhí)枴笔芰Ψ治觯骸膀札執(zhí)枴眲蛩傧聺摃r受到浮力和重力，二力平衡，大小相等．拋掉隨身攜帶的重物后，重力小于浮力，二力不再平衡，運動狀態(tài)會發(fā)生改變．

解答 解：（1）海水對“蛟龍?zhí)枴蓖鈿さ膲簭姡?br />p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×5000m=5×10⁷Pa，
由p=$\frac{F}{S}$可得，海水對該觀測孔的壓力F=pS=5×10⁷Pa×0.03m²=1.5×10⁶N；
（2）“蛟龍?zhí)枴眲蛩傧聺摃r，所受浮力和重力是平衡力，有F_浮=G_潛，即：ρgV=m_潛g，
解得潛水器的體積V=$\frac{{m}_{潛}}{ρ}$=$\frac{22×1{0}^{3}kg}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=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，潛水器所受合力不再為零；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）此時海水對該觀測孔的壓力約為1.5×10⁶N；
（2）潛水器的體積約為22m³；
（3）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．

點評 本題以“蛟龍?zhí)枴睗撍�器潛水為背景考查了：海水壓強、海水對觀察孔的壓力、潛水器的質量，判斷潛水器的運動狀態(tài)，考查的點較多，是一道中檔題．