Question

3．2011年8月18日，我國第一臺自行設計、自主集成研制的“蛟龍號”載人潛水器完成5000米級海試回國．“蛟龍號”采用常用的“深潛器無動力下潛上浮技術”．潛水器兩側配備4塊壓載鐵，重量可以根據不同深度與要求調整．當潛水器兩側配備4塊壓載鐵時，潛水器下潛一定深度后按恒定速度下潛；當潛水器到達一定深度時，可操作拋載其中兩塊壓載鐵，使潛水器懸停在指定深度上實現作業，包括航行、拍照、取樣等；當任務完成，再拋棄另外2塊壓載鐵，使潛水器上浮，到達水面，設潛水器在水中受到的阻力與速度的平方成正比，潛水器受到的浮力恒定，下列說法正確的是（　�。�

• A． 潛水器兩側配備4塊壓載鐵時，向下做勻加速運動
• B． 潛水器兩側配備4塊壓載鐵時，先向下做加速度逐漸減小的加速運動，然后做勻速運動
• C． 潛水器拋棄其中2塊壓載鐵時，潛水器將做勻減速運動
• D． 潛水器拋棄所有壓載鐵時，潛水器向上做勻加速運動至浮出水面

Answer 1

分析 分別對各過程中潛水器的受力情況進行分析，根據牛頓第二定律可求得加速度，再根據力和運動的關系即可明確物體的運動性質．

解答 解：A、潛水器兩側配備4塊壓載鐵時，對潛水器受力分析，受潛水器G₁與4塊鐵塊的總重力、阻力和浮力的作用，根據牛頓第二定律可得G₁-kv²-F_浮=ma，當速度增大時，加速度逐漸減小，當加速度減到零時，速度達到最大值，潛水器做勻速運動，故A錯誤，B正確；
C、潛水器拋載其中2塊壓載鐵時，對潛水器受力分析，此時重力為G₂，根據牛頓第二定律可得-G₂-kv²+F_浮=ma，潛水器將做加速度逐漸減小的減速運動，最后懸停在水中，故C錯誤；
D、潛水器拋棄所有壓載鐵時，總重力為G₃，根據牛頓第二定律得-G₃-kv²+F_浮=ma，潛水器將做加速度逐漸減小的加速運動，故D錯誤；
故選：B．

點評 牛頓動力學問題是高考考查的重點，而與中國科技進步相關的高科技問題更能激起學生的愛國熱情，本題借助最新的物理情景，考查了牛頓動力學問題，解題的關鍵是會將實際問題轉換為物理模型．