Question

【題目】三亞南海附近海底有一艘因臺(tái)風(fēng)失事的漁船。打撈人員在沉船正上方先用聲吶探測沉船，測得聲波從發(fā)出至接收到反射波的時(shí)間是0.2s，從而測定沉船位置。在海洋打撈技術(shù)中人們常用浮筒打撈沉船（如甲圖所示）。將灌滿水的浮筒沉到水底并拴在沉船兩旁，把空氣壓進(jìn)浮筒將浮筒里的水排出，沉船隨著浮筒一起浮起。在本次打撈中使用的浮筒是質(zhì)量為4.5×103kg、體積約為30m3的鋼制空心圓柱體（如乙圖所示）。已知海水的密度約為ρ=1.0×103kg/m3，海水中的聲速為1500m/s，g取10N/kg。求：

（1）沉船位于海底多少米處?

（2）沉船在海底受到海水的壓強(qiáng)是多大?

（3）技術(shù)人員經(jīng)過測算，打撈起該漁船大約需2×106N的力，若用該規(guī)格浮筒進(jìn)行打撈，至少需要幾個(gè)浮筒?

（4）浮筒打撈沉船技術(shù)利用到了什么物理原理或知識(shí)?

Answer 1

【答案】(1)150m；(2)1.5×106Pa；(3)8；(4)潛水艇原理或減小物體重力使物體受到的浮力大于重力，讓物體上浮

【解析】

(1) 聲波從發(fā)出至接收到反射波的時(shí)間是0.2s，則沉船所處的深度

h=vt=1500m/s××0.2s=150m

沉船位于海底150米處。

(2) 沉船在海底受到海水的壓強(qiáng)

p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×150m=1.5×106Pa

沉船在海底受到海水的壓強(qiáng)是1.5×106Pa。

(3)一個(gè)浮筒所受的重力

G=mg=4.5×103kg×10N/kg=4.5×104N

一個(gè)浮筒所受的浮力

F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m3=3×105N

浮筒受到向上的壓力差

3×105N－4.5×104N=25.5×104N

浮筒的個(gè)數(shù)

n= ≈7.8

浮筒的個(gè)數(shù)至少為8個(gè)。

(4)由題知，將灌滿水的浮筒沉到水底并拴在沉船兩旁，把空氣壓進(jìn)浮筒將浮筒里的水排出，沉船隨著浮筒一起浮起， 故浮筒打撈沉船技術(shù)利用了潛水艇原理或利用減小物體重力使物體受到的浮力大于重力，讓物體上浮。

答：(1)沉船位于海底150米處；

(2)沉船在海底受到海水的壓強(qiáng)是1.5×106Pa；

(3)技術(shù)人員經(jīng)過測算，打撈起該漁船大約需2×106N的力，若用該規(guī)格浮筒進(jìn)行打撈，至少需要8個(gè)浮筒；

(4)浮筒打撈沉船技術(shù)利用到了潛水艇原理或利用減小物體重力使物體受到的浮力大于重力，讓物體上浮。