题目内容
【题目】三亚南海附近海底有一艘因台风失事的渔船。打捞人员在沉船正上方先用声呐探测沉船,测得声波从发出至接收到反射波的时间是0.2s,从而测定沉船位置。在海洋打捞技术中人们常用浮筒打捞沉船(如甲图所示)。将灌满水的浮筒沉到水底并拴在沉船两旁,把空气压进浮筒将浮筒里的水排出,沉船随着浮筒一起浮起。在本次打捞中使用的浮筒是质量为4.5×103kg、体积约为30m3的钢制空心圆柱体(如乙图所示)。已知海水的密度约为ρ=1.0×103kg/m3,海水中的声速为1500m/s,g取10N/kg。求:
(1)沉船位于海底多少米处?
(2)沉船在海底受到海水的压强是多大?
(3)技术人员经过测算,打捞起该渔船大约需2×106N的力,若用该规格浮筒进行打捞,至少需要几个浮筒?
(4)浮筒打捞沉船技术利用到了什么物理原理或知识?
【答案】(1)150m;(2)1.5×106Pa;(3)8;(4)潜水艇原理或减小物体重力使物体受到的浮力大于重力,让物体上浮
【解析】
(1) 声波从发出至接收到反射波的时间是0.2s,则沉船所处的深度
h=vt=1500m/s××0.2s=150m
沉船位于海底150米处。
(2) 沉船在海底受到海水的压强
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×150m=1.5×106Pa
沉船在海底受到海水的压强是1.5×106Pa。
(3)一个浮筒所受的重力
G=mg=4.5×103kg×10N/kg=4.5×104N
一个浮筒所受的浮力
F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m3=3×105N
浮筒受到向上的压力差
3×105N-4.5×104N=25.5×104N
浮筒的个数
n= ≈7.8
浮筒的个数至少为8个。
(4)由题知,将灌满水的浮筒沉到水底并拴在沉船两旁,把空气压进浮筒将浮筒里的水排出,沉船随着浮筒一起浮起, 故浮筒打捞沉船技术利用了潜水艇原理或利用减小物体重力使物体受到的浮力大于重力,让物体上浮。
答:(1)沉船位于海底150米处;
(2)沉船在海底受到海水的压强是1.5×106Pa;
(3)技术人员经过测算,打捞起该渔船大约需2×106N的力,若用该规格浮筒进行打捞,至少需要8个浮筒;
(4)浮筒打捞沉船技术利用到了潜水艇原理或利用减小物体重力使物体受到的浮力大于重力,让物体上浮。
【题目】如图是某型号的消防车,其部分相关数据如下表,该车通过柴油发动机提供喷水动力。在喷水作业的过程中,(已知柴油的热值为 4.0×10 7J/kg,g=10N/kg)求:
(1)喷嘴处喷水时受到的喷水压力是多少?
(2)若将满箱水全部喷到 50m 高的着火点处,这一过程中克服整箱水的重力做的有用功是多少?
(3)若这次消防车喷水效率是 10%,此过程需要消耗柴油的质量是多少?
型号 | ***消防车 |
整车质量 m | 25t |
水箱容积 V | 8m3 |
喷嘴横截面 积 S | 4cm2 |
喷水压强 p | 1×10 6Pa |