Question

【題目】2010年8月,我國自行設計、自主集成研制的“蛟龍號”深海載人潛水器(如圖所示)3000 m級海試取得成功,最大下潛深度達到3759 m。這標志著我國成為繼美、法、俄、日之后的第五個掌握3500 m以上大深度載人深潛技術的國家。同年11月,“蛟龍號”載人潛水器技術改進及5000~7000 m海試課題實施方案在無錫通過專家認證。“蛟龍號”載人潛水器的總體積約為84 m3。請你解答下列問題:(ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)

（1）“蛟龍號”潛水器在上浮或下潛的過程中,體積幾乎不發生改變。當它浸沒在海水中繼續下潛時,它受到的壓強將_______,受到的浮力將__________。據此可以猜想:“蛟龍號”潛水器主要是通過_________來實現上浮或下潛的。(前兩空均選填“不斷變大”“不斷變小”或“保持不變”)

（2）當“蛟龍號”載人潛水器下潛到3000 m深處時,載人艙表面0.2 m2的面積上將承受海水多大的壓力__________?

（3）當“蛟龍號”載人潛水器懸浮于海水中時,它所受到的浮力是多大____?此時它的總質量是多少___?

Answer 1

【答案】變大 不變 改變自身重力 6.18×106 N 8.652×105 N 8.652×104 kg

【解析】

[1]由 知道，“蛟龍”號深海載人潛水器下潛的過程中，由于潛水器所處深度h增大，所以，受到的壓強變大；

[2]根據題意知道，潛水器下潛的過程中，排開水的體積V排 不變，水的密度不變，所以，由 知道，受到的浮力不變；

[3]由于潛水器浸沒在水中無論是上浮還是下沉，潛水器的體積不變（排開水的體積不變），即受浮力不變；由此猜想，潛水器是通過讓海水進、出壓力艙改變潛水器受到的重力，實現上浮或下沉的；

[4]當“蛟龍號”載人潛水器下潛到3000m深處時，海水產生的壓強是：

p=ρ海水 gh=1.03×103 kg/m3 ×10N/kg×3000m=3.09×107 Pa；

所以 ，載人艙表面0.2m2 的面積上將承受海水多大的壓力是：

F=pS=3.09×107 Pa×0.2m2 =6.18×106 N；

[5]由于“蛟龍號”載人潛水器的總體積約為84m3，所以，當潛水器懸浮于海水中時，它所受到的浮力是：

F浮=ρ海水 g V排=1.03×103 kg/m3 ×10N/kg×84m3 =8.652×105 N，

[6]由于懸浮時潛水器的浮力等于總重力，所以，

G=F浮 =8.652×105 N，

由G=mg知道，該潛水器的總質量是：

=8.652×104 kg。