题目内容
（5分）图是蓝鳍金枪鱼-21型自主式水下航行器的示意图，它是一种专业水下搜寻设备，在搜寻马航失联客机MH370的过程中发挥了较大的作用，航行器质量约为750kg，体积约为1m3，可潜入水下4500m深处，在配置声呐系统后能以较高的分辨率搜寻水下物体．（海水密度ρ海水=1.03×103kg/m3，g=10N/kg）求：
（1）航行器下潜至水下3000m深处时，所受海水的压强和浮力；
（2）航行器停留在水下3000m深处作业时，若遇故障发动机关闭，试分析判断航行器的浮沉情况；
（3）航行器完成水下3000m作业后返航，在它上浮2000m的过程中，海水浮力对航行器所做的功是多少．
（1）航行器下潜至水下3000m深处时，所受海水的压强和浮力；
（2）航行器停留在水下3000m深处作业时，若遇故障发动机关闭，试分析判断航行器的浮沉情况；
（3）航行器完成水下3000m作业后返航，在它上浮2000m的过程中，海水浮力对航行器所做的功是多少．
（1）航行器所受海水的压强为p=ρ海水h1 g=1.03×103kg/m3×3000m×10N/kg=3.09×107Pa，受到的浮力F浮=ρ海水V排g=1.03×103kg/m3×1m3×10N/kg=1.03×104N；（2）航行器的重力G=mg=750kg×10N/kg=7.5×103N，若遇故障发动机关闭，F浮＞G，航行器将上浮；（3）对航行器所做的功W=F浮h=1.03×104N×2000m=2.06×107J。
试题分析：（1）航行器下潜至水下h1=3000m深处时，海水密度ρ海水=1.03×103kg/m3，g=10N/kg，排开海水的体积V排=V=1m3，则所受海水的压强为p=ρ海水h1 g=1.03×103kg/m3×3000m×10N/kg=3.09×107Pa，受到的浮力F浮=ρ海水V排g=1.03×103kg/m3×1m3×10N/kg=1.03×104N；（2）航行器停留在水下3000m深处作业时，航行器质量约为m=750kg，则其重力G=mg=750kg×10N/kg=7.5×103N，若遇故障发动机关闭，F浮＞G，航行器将上浮；（3）航行器完成水下3000m作业后返航，在它上浮2000m的过程中，海水的浮力F浮= 1.03×104N不变，上升的高度h=2000m，则对航行器所做的功W=F浮h=1.03×104N×2000m=2.06×107J。
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