Question

在实现登月“访吴刚、会嫦娥”千年夙愿的同时，科学工作者一直在追寻着下海“闯龙宫、见龙王”的梦想．2011年7月，我国首台自主设计、自主集成的载人潜水器“蛟龙”号（如图所示，其主要技术参数如下表），在经过布放、下潜、上浮、回收等一系列操作后，顺利完成5000m级海试任务．2012年6月3日赴马里亚纳海沟向7000m级发起冲击，“上九天揽月、下五洋捉鳖”成为现实．试问：

（1）运用你学过的知识说明，潜水器“下五洋”最大的困难是什么？
（2）根据表中提供的信息，计算设计制造时，“蛟龙”号至少承受的压强是多大？
（3）粗略计算“蛟龙”号处于海水中悬浮状态时，受到浮力的大小？（海水的密度取1.0×10³kg/m³，取g为10N/kg）

Answer 1

解：（1）因为潜水器要到深海处，而深海处的海水压强非常巨大，所以潜水器的外壳必须能够承受所处位置处的海水所产生的压力．潜水器“下五洋”最大的困难是克服深海水产生的巨大压强．
（2）根据表中提供的信息可知，“蛟龙”号至少要承受7000m海水深处所产生的压强．
由液体压强公式得“蛟龙”号至少承受的压强P=ρ_海水hg=1.0×10³kg/m³×7000m×10N/kg=7×10⁷Pa．
答：“蛟龙”号至少承受的压强是7×10⁷Pa．
（3）根据表中提供的数据可知，“蛟龙”号的体积V=8.2m×3.0m×3.4m=83.64m³，
∴“蛟龙”号排开海水的体积V_排=V=83.64m³，
∴“蛟龙”号受到的浮力F_浮=ρ_海水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×83.64m³=8.36×10⁵ N．
答：“蛟龙”号受到的浮力为8.36×10⁵ N．
分析：（1）根据公式P=ρgh可知，液体的压强随深度的增加而增大．
（2）已知最大下潜深度，由液体压强公式P=ρgh求产生的压强．
（3）由技术参数可得“蛟龙号”的体积，即排开海水的体积，利用阿基米德原理可求出它受到的浮力．
点评：本题考查了学生对液体压强公式和阿基米德原理公式的掌握和运用，抓住下潜时深度变大、排开水的体积不变分析是本题的关键．