Question

15．悬浮在海水中的潜艇排开水的体积为3×10³m³，海水的密度为1.0×10³kg/m³．
（1）在图上画出潜艇的受力示意图（方块代表潜艇）．
（2）潜艇所受浮力多大？
（3）潜艇下潜时所受浮力怎样变化？

Answer 1

分析 （1）悬浮时重力等于浮力，画图表示；
（2）已知排开海水的体积和海水的密度，利用$ρ=\frac{m}{V}$求出排开水的质量，再利用G=mg求出重力；根据阿基米德原理，潜水艇在水中的浮力等于排开液体所受的重力；
（3）根据F_浮=ρ_液gV_排，通过分析液体密度的大小变化和排开液体的体积的大小变化分析浮力的变化．

解答 解：（1）过潜艇重心，分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段，并分别用G和F_浮表示，悬浮时受到的重力等于浮力，因此，两条线段长度应该相等．如图：

（2）根据G=mg，$ρ=\frac{m}{V}$和阿基米德原理：F_浮=G_排=m_排g=ρ_海水V_排g=1.0×10³kg/m³×3×10³m³×10N/kg=3×10⁷N；
（3）潜艇下潜时，海水密度一定，排开海水的体积不变，根据F_浮=ρ_液gV_排可知，浮力大小不变．
故答案为：（1）如上图；
（2）潜艇所受浮力为3×10⁷N；
（3）潜艇下潜时所受浮力大小不变．

点评 本题考查了力的示意图的画法、浮沉条件、阿基米德原理以及密度公式的应用，考查的知识点较多，是一道综合性很强的题目，但难度不大，掌握基础知识即可正确解题．