Question

如圖，2012年6月3日我國自主研制的載人潛水器“蛟龍號”由母船向陽紅09號大型海洋考船搭載，前往深海進行7000米深淺實驗．向陽紅09號的排水量為4500噸．
（1）滿載航行時它受到的浮力為多少N？
（2）當它順利達到實驗下潛深度7000米時受到的壓強為多少？
（3）此時蛟龍號將面臨高壓低溫挑戰，為此你認為需要哪些特殊的設計？（g=10N/kg、海水的密度近似取ρ=1.0×10³ kg/m³、不考慮大氣壓影響）．

Answer 1

解：
（1）滿載航行時它受到的浮力：
F_浮=G_排=m_排g=4.5×10⁶kg×10N/kg=4.5×10⁷N；
（2）潛水器受到海水的壓強為：
p=ρ_海水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×7000m=7×10⁷Pa；
（3）可以改變外殼，使之具有一定的彈性（能保證人的安全），然后有個特別的吸水裝置，與外界的高壓一同對外殼進行周期性擠壓，讓艙內的空氣體積變化，使之轉化為熱能，為研究人員供熱．
答：（1）滿載航行時它受到的浮力為4.5×10⁷N；
（2）當它順利達到實驗下潛深度7000米時受到的壓強為7×10⁷Pa；
（3）此時蛟龍號將面臨高壓低溫挑戰，為此可以改變外殼，然后有個特別的吸水裝置，為研究人員供熱．
分析：（1）已知向陽紅09號的排水量，即滿載時排開海水的質量，根據F_浮=G_排=m_排g求出它所受到的浮力；
（2）已知海水的密度和浸沒的深度，根據p=ρgh求出受到海水的壓強；
（3）可以從增加外殼的彈性和提高溫度的角度來分析．
點評：本題考查了物體所受浮力和壓強的計算，F_浮=ρ_水gV_排和p=ρ_水gh這兩個公式一直是學生容易混淆，易錯的知識，所以要注意理解和掌握．