Question

17．如圖是藍(lán)鰭金槍魚-21型自主式水下航行器的示意圖．它是一種專業(yè)水下搜尋設(shè)備，在搜尋馬航失聯(lián)客機(jī)MH370的過程中發(fā)揮了較大的作用，航行器質(zhì)量約為750kg，體積約為1m³，可潛入水下4500m深處，在配置聲吶系統(tǒng)后能以較高的分辨率搜尋水下物體．（海水密度ρ_海水=1.03×10³kg/m³，g=10N/kg）請回答下列問題：
（1）航行器從水面下1000m下潛至水下3000m深處過程中，所受海水的壓強(qiáng)變大，所受的浮力不變；（選填“變大”、“變小”或“不變”）
（2）航行器參與搜尋水下物體的過程中，利用聲吶搜尋物體，下列說法錯誤的是C
A．失聯(lián)前，馬航MH730是通過電磁波與地面進(jìn)行聯(lián)系的
B．飛機(jī)在空中水平勻速飛行時，受到平衡力的作用
C．聲吶使用超聲波工作，超聲波在水中的傳播速度是340m/s
D．藍(lán)鰭金槍魚在海水中水平航行時，處于懸浮狀態(tài)，浮力等于重力
（3）航行器下潛至水下3000m深處時，所受海水的壓強(qiáng)和浮力分別是多少？
（4）航行器停留在水下3000m深處作業(yè)時，若遇故障發(fā)動機(jī)關(guān)閉，試分析判斷航行器的浮沉情況．
（5）完成水下3000m作業(yè)后返航，在它上浮2000m的過程中，海水浮力對航行器所做的功是多少？

Answer 1

分析 （1）潛水器在下潛的過程中，所處深度變大，排開水的體積不變，由液體壓強(qiáng)公式和阿基米德原理分析所受壓強(qiáng)和浮力變化情況．
（2）雷達(dá)、無線電通信、移動通信等都是利用電磁波傳遞信息的，飛行中飛機(jī)與地面取得聯(lián)系是利用電磁波傳遞信息的；
物體處于平衡狀態(tài)，所受的力是平衡力；
一般情況下，聲音在液體中的傳播速度大于在氣體中的傳播速度；
當(dāng)物體處于懸浮狀態(tài)時，此時的浮力等于自身的重力．
（3）根據(jù)壓強(qiáng)公式p=ρgh求航行器下潛至3000m深度時受到海水的壓強(qiáng)．根據(jù)公式F_浮=ρgV_排求浮力．
（4）已知質(zhì)量，由G=mg可以求出受到的重力，然后根據(jù)物體的浮沉條件判斷．
（5）根據(jù)W=Fs求浮力對航行器所做的功．

解答 解：（1）潛水器在下潛的過程中：因為F_浮=ρ_水gv_排，排開水的體積v_排不變，
故潛水器受到的浮力不變；
據(jù)p=ρgh，所處深度h變大，
故潛水器受到水的壓強(qiáng)變大；
（2）A、失聯(lián)前，馬航MH370是通過電磁波與地面進(jìn)行聯(lián)系的，所以A正確；
B、飛機(jī)在空中水平勻速飛行時，處于平衡狀態(tài)，所以所受的力是平衡力，故B正確；
C、聲音在空氣中的傳播速度是340m/s，故聲吶使用超聲波工作，超聲波在水中的傳播速度大于340m/s，故C錯誤；
D、藍(lán)鰭金槍魚在海水中水平航行時，處于懸浮狀態(tài)，浮力等于重力，故D正確；
故選C；
（3）當(dāng)“藍(lán)鰭金槍魚”下潛至3000m深度時，其殼體受到海水的壓強(qiáng)為
p=ρgh=1.03×10³kg/m³×10N/kg×3000m=3.09×10⁷Pa；
浮力F_浮=ρgV_排=1.03×10³kg/m³×10N/kg×1m³=1.03×10⁴N；
（2）“藍(lán)鰭金槍魚”所受重力是G=mg=750kg×10N/kg=7500N；
因為F_浮＞G，
所以航行器在海水中將上浮．
（3）已知s=h=2000m，則W=F_浮s=1.03×10⁴N×2000m=2.06×10⁷J．
故答案為：（1）變大；不變；（2）C；（3）航行器下潛至水下3000m深處時，所受海水的壓強(qiáng)為3.09×10⁷Pa，浮力為1.03×10⁴N；
（4）若遇故障發(fā)動機(jī)關(guān)閉，航行器將上浮．（5）海水浮力對航行器所做的功是2.06×10⁷J．

點評 本題重點考查了浮力、壓強(qiáng)和功的計算，認(rèn)真計算即可正確解題，解題時，有時要注意單位換算．