Question

如圖是我國第一臺自行設計、自主集成一研制的“蛟龍號”載人潛水器．2010年8月26日，“蛟龍號”已完成下潛深度3759 m的深海潛試，這標志著中國已成為世界上第五個掌握3500 m以上大深度載人深潛技術的國家．據悉，“蛟龍號”的技術改進及5000－7000 m深海潛試課題實施方案已通過專家論證，不久，“蛟龍號”將挑戰目前世界載人深潛新紀錄．

①已知“蛟龍號”下潛到3759 m的海底用時約102分鐘，求“蛟龍號”下潛時的平均速度約為多少米/分鐘？(保留到整數)

②若“蛟龍號”到達7000 m深的海底世界時，海水對“蛟龍號”外殼的壓強約為多大？如果潛水器的一個觀測孔的面積約為300 cm²，則海水對該觀測孔的壓力約為多大？(海水密度近似取ρ＝1.0×10³ kg/m³，g＝10 N/kg，下同)

③若正在水下勻速下潛的“蛟龍號”潛水器的總質量為22噸，請你由此估算潛水器的體積約為多大？

④在需要緊急上浮時，潛水器可以拋掉隨身攜帶的壓載鐵．試分析勻速下潛的“蛟龍號”潛水器拋掉壓

Answer 1

答案：
解析：

解：①“蛟龍號”作3759米下潛時的平均速度約為 　　v＝S/t＝3759 m/(102 min)＝37 m/min 　　②“蛟龍號”到達7000米深的海底時，海水對“蛟龍號”外殼的壓強約為 　　P＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×7000 m＝7×107 Pa 　　故海水對觀測孔的壓力約為 　　F＝Ps＝7×107 Pa×300×10－4 m2＝2.1×106 N 　　③“蛟龍號”勻速下潛時，所受浮力和重力是平衡力，有F浮＝G潛，即：ρgV＝m潛g， 　　解得潛水器的體積V＝m潛/ρ＝22×103 kg/m/(103 kg/m3)＝22 m3 　　④勻速下潛的“蛟龍號"拋掉壓載鐵后，潛水器所受重力的減小遠大于浮力的減小，故潛水器所受浮力大于重力，潛水器所受合分不再為零；因潛水器所受合力方向向上，而潛水器拋掉壓載鐵前是勻速下潛，故潛水器拋掉壓載鐵后，先是減速下潛；當潛水器下潛到速度減為零后，就又會反向加速上升．