Question

11．2011年7月26日，我国自行设计、研制的载人潜水器“蛟龙号”在南海成功下潜至5057m，并于2012年冲击最大设计深度7000m，这将有利于我国在海底最佳位置勘探并开采丰富的矿产资源，若ρ_水=1.0×10³kg/m³．
（1）当“蛟龙号”从5057m深处下潜至7000m过程中，载人潜水器受到的浮力将不变，压强将变大（ 填“变大”、“变小”或“不变”）．
（2）若“蛟龙号”载人潜水器深潜到7000m的海里时，海水对“蛟龙号”外壳的压强约为多少Pa？此时潜水器的一个观测孔的面积约为300cm²则海水对该观测孔的压力约为多少N？
（3）据查，“蛟龙号”采用特制的钛制船体，其长×宽×高规格为8m×3m×5m．若潜水器下潜到某一深度时，受到的浮力是多少N？

Answer 1

分析 （1）当“蛟龙号”从5057m深处下潜至7000m过程中，所处的深度变大，排开水的体积不变，根据阿基米德原理可知受到的浮力变化，根据p=ρgh可知受到的压强变化；
（2）根据p=ρgh求出潜水器深潜到7000m的海里时外壳受到的压强，根据F=pS求出海水对观测孔的压力；
（3）根据题意可求潜水器的体积即为浸没时排开海水的体积，根据阿基米德原理求出受到的浮力．

解答 解：（1）当“蛟龙号”从5057m深处下潜至7000m过程中，所处的深度变大，排开水的体积不变，
由F_浮=ρ_液gV_排可知，潜水器受到的浮力不变，
由p=ρgh可知，潜水器受到的压强变大；
（2）潜水器深潜到7000m的海里时外壳受到的压强：
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×7000m=7×10⁷Pa，
由p=$\frac{F}{S}$可得，海水对观测孔的压力：
F=pS=7×10⁷Pa×300×10^-4_m2=2.1×10⁶N；
（3）潜水器下潜到某一深度时，排开海水的体积和自身的体积相等，
则V_排=V=8m×3m×5m=120m³，
潜水器受到的浮力：
F_浮=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×120m³=1.2×10⁶N．
答：（1）不变；变大；
（2）海水对“蛟龙号”外壳的压强约为7×10⁷Pa；海水对该观测孔的压力约2.1×10⁶N；
（3）若潜水器下潜到某一深度时，受到的浮力是1.2×10⁶N．

点评 本题考查了液体压强公式和固体压强公式、阿基米德原理的应用，要注意物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等．