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2012年6月24日,“蛟龙”号载人潜水器如图所示(其体积大约为80m3,空载质量大约为22t),在位于西太平洋马里亚纳海沟区域,写下了目前中国载人深潜的最深纪录7020m,(海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg).
(1)振宇同学这样想:“在7km深的‘蛟龙’号潜水器中,如果我把一只脚(脚背面积大约120cm2)伸到外面的水里,海水对我脚背压力的大小可相当于1400个60kg的成年人的总重力”,现请你通过计算加以说明,振宇说的海水压力真有那么大吗?
(2)“蛟龙”号采用“深潜器无动力下潜上浮技术”,其两侧配备4块相同的压载块,当其到达7020m深时,抛卸其中2块压载块后处于悬浮状态,从而可进行实验作业.完成任务后,再抛卸另两块压载物,“蛟龙号”潜水器即可以上升,试估测上升时“蛟龙号”最大载荷量为多少t?
(3)若“蛟龙”号潜水器从最深处升到海面,花了58.5分钟,由于海水的冲击,实际行程为7100m,试求潜水器上升的整个过程中,浮力对潜水器所做的功及功率的大小?

解:(1)“蛟龙号”到达h=7000m深的海底时,海水密度ρ=1.0×103kg/m3,海水对“蛟龙号”外壳的压强约为
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×7000 m=7×107Pa.
脚背面积S面积=120cm2=0.012m2
故海水对脚背压力约为F=pS面积=7×107Pa×0.012m2=8.4×105N;
∵1400个60kg的成年人的总重力G=1400×60kg×10N/kg=8.4×105N;
则F=G
∴海水对脚背压力的大小可相当于1400个60kg的成年人的总重力;
(2)潜水器处于悬浮状态时载其中2块压载块,潜水器本身和2块压载块的重力、浮力作用,
根据潜水器的体积可知:潜水器最大排水量为mV=1.0×103kg/m3×80m3=8×104kg=80t,
∴当抛卸这两块压载物潜水器上升时,“蛟龙号”最大载荷量为:
m=m-m=80t-22t=58t.
(3)∵“蛟龙号”上升时,所受浮力为FgV═1.0×103kg/m3×10N/kg×80m3=8×105N,
“蛟龙号”上升高度为h=7000m,
∴浮力对潜水器所做的功W=Fh=8×105N×7000m=5.6×109J,
功率P==≈1.6×106W.
答:(1)振宇说的海水压力有那么大;
(2)上升时“蛟龙号”最大载荷量为=58t;
(3)潜水器上升的整个过程中,浮力对潜水器所做的功及功率分别为5.6×109J、1.6×106W.
分析:(1)由液体压强公式P=ρgh求压强,由F=PS求海水对观察孔的压力,与1400个60kg的成年人的总重力相比较即可.
(2)潜水器抛载其中2块压载块后处于悬浮状态,对潜水器受力分析,已知潜水器的体积根据阿基米德原理求出潜水器最大排水量,当抛卸这两块压载物潜水器上升时,潜水器的最大排水量减去自身的质量,就是上升时“蛟龙号”最大载荷量.
(3)根据“蛟龙号”的浮力和上升的高度利用W=Fh求浮力对潜水器所做的功,利用P=求功率.
点评:本题以“蛟龙号”潜水器潜水为背景考查了求:海水压强、海水压力、潜水器的浮力及功和功率的计算,考查的点较多,注意浮力做功一定用浮力的大小与竖直距离之间的乘积.
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科目:初中物理 来源: 题型:

(2013?德州)2012年6月24日,飞行在太空的我国“神舟九号”航天员与深潜在海面下7000米处的“蛟龙号”潜水员进行了人类最远的“海天对话”,如图所示,“海天对话”是靠
电磁波
电磁波
传递信息的.“神舟九号”发射时加速上升的过程机械能
增大
增大
(选填“增大”、“减少”或“不变”),“蛟龙号”潜水器逐渐浸没于水中的过程浮力
增大
增大
.(选填“增大”、“减少”或“不变”)

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(2013?丰台区一模)2012年6月24日11时55分,“神舟九号”和“天宫一号”成功对接.对接完成后,若以“天宫一号”为参照物,“神舟九号”是
静止
静止
的.(选填“运动”或“静止”)

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(2012?徐汇区一模)2012年6月24日,飞行在太空的我国“神舟九号”航天员与深潜在海面下7000米处的“蛟龙号”潜水员进行了人类最远的“海天对话”,如图所示.“神舟九号”发射升空的过程中受到的大气压将
变小
变小
,受到的空气浮力将
变小
变小
.“蛟龙号”潜水器外壳在下潜过程中,它的质量将
不变
不变
;受到海水的压强将
变大
变大
.(均选填“变大”、“不变”或“变小”)

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(2013?盐城)2012年6月24日,“蛟龙号”首次下潜至7000m以下.“蛟龙号”入海后,舱壁遇到冷的海水,温度降低,内能
减小
减小
,这是通过
热传递
热传递
的方式改变内能的.此时,舱壁内测出现了大量小水珠,这是舱内水蒸气
液化
液化
(填物态变化名称)形成的.

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2012年6月24日,“蛟龙”号载人潜水器如图所示(其体积大约为80m3,空载质量大约为22t),在位于西太平洋马里亚纳海沟区域,写下了目前中国载人深潜的最深纪录7020m,(海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg).
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