Question

“蛟龙号”载人潜水器实现5 000m级水深的突破，表明了中国有能力到达占全球面积70%的海洋深处进行探索．如图所示，它的长、宽、高分别是8.2m、3.0m与3.4m．当“蛟龙号”载人潜水器下潜到6000m深度时，总质量22t．（ρ_海水=1.03×10³ kg/m³，g取10N/kg）求：
（1）此时受到的海水对它的压强是多少？
（2）“蛟龙号”上一面积为50cm²的观测窗口，此时承受的压力是多少？
（3）“蛟龙号”载人潜水器潜在水下6000m处受到的浮力是多少？^
（4）“蛟龙号”载人潜水器是怎样实现下潜和上浮的？

Answer 1

【答案】分析：（1）根据液体压强公式p=ρgh求出海水对潜水器的压强；
（2）已知“蛟龙号”上一面积为50cm²的观测窗口，利用F=pS求得此时承受的压力；
（3）已知潜水器质量，可求的其重力，利用F_浮=ρ_液gV_排就能得到浮力；
（4）物体在液体中的浮沉，决定于物重和浮力的大小关系：物重大于浮力，下沉；物重等于浮力，悬浮；物重小于浮力，上浮．
解答：解：（1）p=ρ_海水gh=1.0³×10³kg/m³×g取10N/kg×6000m=6.18×10⁷Pa；
（2）∵p=，
∴此时承受的压力F=pS=6.18×10⁷Pa×50×10^-4m²=3.09×10⁵N
（3）潜水器重力：G=mg=22×10³kg×10N/kg=2.2×10⁵N
潜水器悬浮，浮力：F_浮=G=2.2×10⁵N
（4）潜水器浸没在水中时，排开水的体积一定，也就是所受浮力一定，要上浮或下潜，只能改变重力．所以，在潜水器内部有一个水舱，通过对它的水舱进行吸、排水来改变自身重，从而实现下潜、上浮和悬浮．
答：
（1）潜水器受到的压强为6.18×10⁷Pa；
（2）此时承受的压力为3.09×10⁵N
（3）潜水器受到的浮力为2.2×10⁵N；
（4）“蛟龙号”通过对它的水舱进行吸、排水来改变自身重量，从而实现下潜、上浮和悬浮．
点评：本题综合考查学生对液体压强计算及浮力计算的力学综合问题．只要熟练掌握液体压强计算公式p=ρ_液gh和浮力计算的基本公式F_浮=ρ_液gV_排就能够解决．