解:(1)浸在水中的长方体6个面都受到水对它的压力.前后两面、左右两面,所处的深度相同,所以前后两面以及左右两面所受的压力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,分别是一对平衡力;上下两面所处的深度不同,所受水的压力大小不同,所以上下两面所受的水的压力不是一对平衡力,下表面受到的向上的压力大于上表面受到的向下的压力,两个力的差即为浮力的大小,所以在竖直方向上受到的力有浮力和重力,潜水器悬停在水中,所以浮力与重力是一对平衡力.竖直方向的受力示意图如下:

(2)当潜水器下潜深度达 5000m 时,下表面 S
6 所受的压强P=ρ
海水gh=l.0×10
3kg/m
3×10N/kg×5000m=5×10
7Pa,
S
6=8.0m×3.0m=24m
2,
所受的压力:F=PS=5×10
7Pa×24m
2=1.2×10
9N.
答:下表面 S
6 所受的压强和压力各是5×10
7Pa和1.2×10
9N.
(3)V
排=V=8.0m×3.0m×5.0m=120m
3,
潜水器悬停在海水中时受到的浮力F
浮=ρ
海水gV
排=l.0×10
3kg/m
3×10N/kg×120m
3=1.2×10
6N,
∵此时F
浮=G=(m
空+m
荷载+m
注入的海水)g
∴m
注入的海水=

-m
空-m
荷载=

-22000kg-300kg=97700kg,
答:当潜水器悬停在海水中时受到的浮力是1.2×10
6N,水箱中应注入97700kg的海水.
分析:(1)①液体具有重力且具有流动性,所以液体内部向各个方向都有压强,液体对浸入其中的物体各个部位都有压力.
②先对潜水器简化成的长方体进行受力分析,再找出对应的平衡力.
(2)利用液体压强公式P=ρgh可求出下表面 S
6 所受的压强,再利用公式F=PS求出所受的压力.
(3)悬停在海水中时受到的浮力等于所受的重力.先利用阿基米德原理求出所受的浮力,浮力减去空重和荷载即为注入的海水重,即可求出注入的海水质量.
点评:本题综合考查学生对液体压强计算及浮力计算的力学综合问题.只要熟练掌握液体压强计算公式P=ρ
液gh和浮力计算的基本公式F浮=ρ
液gV排就能够解决.