Question

9．請認真閱讀下文，回答問題：
                        蛟龍號載人潛水器
    如圖所示，“蛟龍號”載人深潛器是我國首臺自主設計、研制的作業型深海載人潛水器，設計最大下潛深度為7000米級，是目前世界上下潛最深的作業型載人潛水器．
“蛟龍號”，長、寬、高分別是8.2米、3.0米與3.4米，其體積為50m³，最大速度為46km/h，當前最大下潛深度為7062.68米．
    陸地通信主要靠電磁波，速度可以達到光速．但這一利器到了水中卻沒了用武之地，電磁波在海水中只能深入幾米．“蛟龍號”潛入深海數千米，采用聲吶通信，喊一句話往來聲音延遲很大．為保持與海面母船的聯系，科學家們研發了具有世界先進水平的高速水聲通信技術，這一技術解決了多項水聲通信難題．
（1）“蛟龍號”載人深潛器在海水中勻速豎直上升過程中，下列說法正確的是C．
    A．動能增大    B．重力小于浮力    C．所受到海水的壓強減小    D．浮力是維持勻速上升的原因
（2）“蛟龍號”下潛過程中，在浸沒之前浮力是變大（填“變大”、“變小”或“不變”）的．浸沒之后海水密度均勻不變時浮力是不變（填“變大”、“變小”或“不變”）．此時其受到浮力大小為4.9×10⁵N．（海水密度近似為水的密度）
（3）按照聲在海水中1500m/s的傳播速度，在當前最大下潛深度時，母船與“蛟龍號”喊一句話往來聲音最少延遲4.71s．此處海水對“蛟龍號”每2m²的外表面產生的壓力為1.39×10⁸N．（海水密度近似為水的密度，用科學計數法取三位有效數字）

Answer 1

分析 （1）做勻速直線運動的物體處于平衡狀態、受平衡力，其動能大小不變；液體內部的壓強隨深度的增加而增大；
（2））“蛟龍號”下潛過程中，在浸沒之前，排開海水體積變大，利用F_浮=ρ_液gV_排可得浮力變化情況；浸沒之后海水密度均勻不變時，排開海水的體積不變，利用F_浮=ρ_液gV_排可知浮力變化；知道潛水器體積（浸沒排開水的體積），利用阿基米德原理求此時潛水器受到的浮力；
（3）已知聲音在水中的傳播速度和傳播距離，利用公式t=$\frac{s}{v}$求傳播時間，即延遲的時間；已知海水密度和深度，利用公式p=ρgh計算產生的壓強；知道受力面積，利用公式F=pS計算受到的壓力．

解答 解：
（1）A、深潛器在海水中勻速豎直上升，質量不變、速度不變，故其動能不變，故A錯；
B、深潛器在海水中勻速豎直上升，因此受的是平衡力，重力與浮力的大小相等，故B錯；
C、深潛器在海水中勻速豎直上升，深度增加，所以受到的海水的壓強減小，故C正確；
D、深潛器做的是勻速直線運動，受的是平衡力，所以浮力不是維持其勻速上升的原因，故D錯；
故選C．
（2）“蛟龍號”下潛過程中，在浸沒之前，排開海水體積變大，由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可知浮力是變大的．浸沒之后海水密度均勻不變時，排開海水的體積不變，由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可知浮力是不變．此時潛水器受到的浮力：
F_浮=ρ_液gV_排=ρ_液gV=1.0×10³kg/m³×9.8N/kg×50m³=4.9×10⁵N；
（3）“蛟龍號”下潛最大深度h=s=7062.68m，
由v=$\frac{s}{t}$得聲音從母船到“蛟龍號”的時間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{7062.68m}{1500m/s}$≈4.71s；
潛水器受到海水的壓強：
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×9.8N/kg×7062.68m≈6.92×10⁷Pa；
由p=$\frac{F}{S}$得2m²的外表面產生的壓力：
F=pS=6.92×10⁷Pa×2m²≈1.39×10⁸N．
故答案為：
（1）C；（2）變大；不變；4.9×10⁵；（3）4.71；1.39×10⁸．

點評 本題為力學綜合題，考查了速度公式、液體壓強公式、阿基米德原理、二力平衡條件、壓強定義式、動能大小影響因素，知識點多、綜合性強，要求認真審題，靈活運用相關知識．