Question

15．2012年6月27日，中國載人深潛器“蛟龍”號(hào)7000米級(jí)海試最大下潛深度達(dá)7062米，再創(chuàng)中國載人深潛記錄（如圖）．（取海水的密度ρ_海水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg ）
（1）若“蛟龍”號(hào)下潛到7000m深度，它將受到海水的壓強(qiáng)是多少帕斯卡？
（2）在7000m的深度，“蛟龍?zhí)枴鄙厦娣e為50cm²的觀測(cè)窗口受到海水的壓力是多少牛頓？
（3）“蛟龍?zhí)枴睗撍�器在下潛過程中，排開水的體積約為22米³，則潛水器受到的浮力為多少牛？
（4）深海潛水器“蛟龍?zhí)枴笔遣捎脪仐墘狠d鐵的辦法實(shí)現(xiàn)上浮的．若“蛟龍?zhí)枴睗撍�器和潛航員的質(zhì)量約為2.23×10⁴kg，要實(shí)現(xiàn)上浮至少要拋棄多少kg壓載鐵？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p=ρ_液gh計(jì)算海水的壓強(qiáng)；
（2）根據(jù)公式F=pS來計(jì)算觀測(cè)窗口受到海水的壓力；
（3）根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排來計(jì)算浮力的大小；
（4）根據(jù)物體的浮沉條件，物體要上浮，浮力應(yīng)大于重力，根據(jù)至少浮力與重力相等來計(jì)算拋棄物體的質(zhì)量．

解答 解：（1）受到海水的壓強(qiáng)：p=ρ_海水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×7000m=7×10⁷Pa．
（2）海水對(duì)該觀測(cè)窗的壓力：F=pS=7×10⁷Pa×5×10^-3m²=3.5×10⁵N
（3）“蛟龍?zhí)枴睗撍�器受到的浮力：F_浮=G_排=ρ_海水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×22m³=2.2×10⁵N；
（4）“蛟龍?zhí)枴笔艿降闹亓Γ篏=mg=2.23×10⁴kg×10N/kg=2.23×10⁵N
要實(shí)現(xiàn)上浮至少要拋棄的壓載鐵重：G₁=G-F_浮=2.23×10⁵N-2.2×10⁵N=3×10³N
要拋棄的壓載鐵質(zhì)量m₁=$\frac{{G}_{1}}{g}$=$\frac{3×1{0}^{3}N}{10N/kg}$=300kg．
答：（1）“蛟龍”號(hào)下潛到7000m深度受到海水的壓強(qiáng)是7×10⁷Pa；
（2）觀測(cè)窗口受到海水的壓力是3.5×10⁵N；
（3）潛水器受到的浮力為2.2×10⁵N；
（4）要實(shí)現(xiàn)上浮至少要拋棄300kg壓載鐵．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了阿基米德原理、液體壓強(qiáng)、物體浮沉條件的綜合運(yùn)用，在計(jì)算過程中，要注意選擇正確的計(jì)算公式．