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(2012?煙臺)在實現登月“訪吳剛、會嫦娥”千年夙愿的同時,我們一直在追尋著下海“闖龍宮、見龍王”的夢想.2011年7月,我國首臺自主設計、自主集成的載人潛水器“蛟龍”號(如圖所示,其主要技術參數如下表),在經過布放、下潛、上浮、回收等一系列操作后,順利完成5000m級海試任務.2012年6月3日赴馬里亞納海溝向7000m級發起沖擊,“上九天攬月、下五洋捉鱉”成為現實.
規格:長8.2m  寬3.0m  高3.4m
空重:22t(不含乘員體重及壓載鐵重)
最大載荷:220kg(不包括乘員體重)
最大速度:25節(巡航1節)
目前最大下潛深度:7000m
乘員:3人(每名乘員的體重不超過80kg)(1)運用你學過的知識說明,潛水器“下五洋”最大的困難是什么?
(2)根據表中提供的信息,計算說明設計制造時,“蛟龍”號至少承受的壓強是多大?
(3)“蛟龍”號采用“深潛器無動力下潛上浮技術”,其兩側配備4塊相同的壓載塊,當其到達設定深度時,可拋卸其中2塊壓載塊,使其處于懸浮狀態,從而實現各種實驗作業.粗略計算小鐵塊的體積為多大時,才能使“蛟龍”號最大負載時實現懸浮靜止狀態?(海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg,鐵的密度是7.9×103kg/m3,計算結果保留1位小數)
分析:(1)根據公式P=ρgh可知,液體的壓強隨深度的增加而增大.
(2)已知最大下潛深度,由液體壓強公式P=ρgh求產生的壓強.
(3)對“蛟龍號”受力分析,由平衡條件求鐵塊的體積.
解答:解:(1)潛水器“下五洋”最大的困難是克服深海水產生的巨大壓強;
(2)“蛟龍號”到達h=7000m深的海底時,海水密度ρ=1.0×103kg/m3,海水對“蛟龍號”外殼的壓強約為
P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×7000m=7×107Pa.
答:“蛟龍”號至少承受的壓強是7×107Pa.
(3)“蛟龍號”懸浮時,所受浮力和重力是平衡力,
重力G=mg+2mg=(22000kg+220kg+3×80kg)×10N/kg+2×10N/kg×m=224600N+2×10N/kg×m
潛艇受到的浮力F=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×8.2m×3m×3.4m=836400N;
小鐵塊受到的浮力F1=2ρgV=2×1.0×103kg/m3×10N/kg×V;
所以G=F+F1
整理得:224600N+2×10N/kg×m=836400N+2×1.0×103kg/m3×10N/kg×V
224600N+2×10N/kg×ρV=836400N+2×1.0×103kg/m3×10N/kg×V;
代入數據得:V≈4.4m3
答:小鐵塊的體積為4.4m3
點評:本題以“蛟龍號”潛水器潛水為背景考查了求:海水壓強、鐵塊的體積,判斷潛水器的運動狀態,考查的點較多,是一道難題.
練習冊系列答案
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