Question

4．MH370航班失聯(lián)至今，打撈、定位沉在4500m海底的飛機黑匣子已成當務之急，我國蛟龍?zhí)柹顫撈鲗⒋笥凶鳛椋�下面是蛟龍�(zhí)柲炒魏Ｔ嚮顒拥挠嘘P(guān)信息：深潛器5：29開始下潛，8：29到達7020m深度．當深潛器下潛到500m深度時，冷凝水已布滿了艙室的艙壁．蛟龍?zhí)柹顫撈髋溆袎狠d鐵，當它潛到海洋深處時，通過拋掉一定數(shù)量的壓載鐵，實現(xiàn)潛水器的懸浮或上�。�海面海水密度為1.022×10³kg/m³，7000m深海處海水密度為1.059×10³kg/m³；
（1）深潛器通過改變自身重力實現(xiàn)下沉和上浮的；下潛到500m深度時，艙室內(nèi)產(chǎn)生了大量的冷凝水，這些冷凝水時通過壓縮體積的方法液化的．深潛器拋掉2600N的壓載鐵，以和下沉同樣的速度勻速上升，則深潛器此時受的海水阻力是1300N（設(shè)浮力不變，所受阻力僅與速度的大小有關(guān)）．
（2）按照 此次測試的平均速度，打撈黑匣子時深潛器從海面到達黑匣子所在的海底最少需要多少秒？
（3）源深潛器在7000m深度的浮力比剛浸沒在海水中的浮力大7980N，則深潛器的體積是多少立方米（設(shè)深潛器的體積不變，g取10N/kg）？

Answer 1

分析 （1）物體的浮沉取決于重力和浮力的關(guān)系，根據(jù)實際分析浮沉的原因；
液化的方法：壓縮體積和降低溫度，分析潛水器下潛過程中的變化量可得結(jié)論；
對潛水器進行受力分析，由平衡條件求出潛水器受到的阻力．
（2）計算出平均速度，根據(jù)變形公式求出時間；
（3）根據(jù)潛水器的體積不變，結(jié)合浮力的變化及阿基米德原理計算出物體的體積大小．

解答 解：（1）潛水器潛到海洋深處時，通過拋掉一定數(shù)量的壓載鐵，實現(xiàn)潛水器的懸浮或上浮，說明是通過改變自身重力實現(xiàn)下沉和上浮的；
根據(jù)p=ρ_液gh，液體內(nèi)部壓強隨深度的增加而增大，下潛到500m深度時，艙室內(nèi)產(chǎn)生了大量的冷凝水，這些冷凝水時通過壓縮體積的方法液化的；
潛水器在同一區(qū)域所受浮力F_浮相同，速度相同，所受阻力大小相同，
潛水器勻速下潛時：G=f+F_浮，勻速上浮時：G′+f=F_浮，G-G′=2600N，解得，f=1300N；
（2）潛水器下潛到達7020m深度所用的時間：t=8：29-5：29=3h；
速度v=$\frac{s}{t}$=$\frac{7020m}{3×3600s}$=0.65m/s；
由v=$\frac{s}{t}$得，深潛器從海面到達黑匣子所在的海底所用時間t′=$\frac{s′}{v}$=$\frac{4500m}{0.65m/s}$=6923s；
（3）根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排，則：ρ_海水′gV_排-ρ_海水gV_排=F_浮′-F_浮
則V_排=$\frac{{F}_{浮}′-{F}_{浮}}{{（ρ}_{海水}′-{ρ}_{海水}）g}$=$\frac{7980N}{（1.059×1{0}^{3}kg/{m}^{3}-1.022×1{0}^{3}kg/{m}^{3}）×10N/kg}$=21.57m³．
故答案為：（1）自身重力；壓縮體積；1300；（2）打撈黑匣子時深潛器從海面到達黑匣子所在的海底最少需要6923s；（3）深潛器的體積是21.57m³．

點評 本題考查了求平均速度、物態(tài)變化、潛水器體積、求阻力等問題，應用平均速度公式、浮力公式、平衡條件、知道物態(tài)變化的概念即可正確解題．