Question

【题目】在某淡水湖进行科考的一小型科研潜水艇总体积为20m3 ， 艇内两侧有水舱，潜水艇截面如图所示，潜水艇通过向水舱内充水或从水舱中向外排水来改变潜水艇的自重，从而使其下沉或上浮．（湖水的密度为1.0×103kg/m3 ， g=9.8N/kg）．
（1）水舱未充湖水时，潜水艇总重量为1.6×105 N，此时，漂浮在湖面的潜水艇排开湖水的体积是；
（2）为使潜水艇完全潜入湖水中，至少应向水舱充入重量的湖水．

Answer 1

【答案】
（1）16m3
（2）4×104N
【解析】解：（1）水舱未充湖水时，潜水艇漂浮， 根据物体漂浮条件可得：F浮1=G=1.6×105N，
由F浮=ρ水gV排可得，潜水艇排开湖水的体积：
V排1= = =16m3；（2）完全浸没于湖水中，潜水艇所受浮力：
F浮2=ρ水gV排2=1.0×103kg/m3×10N/kg×20m3=2.0×105N；
所以根据物体漂浮条件可的，G′=F浮2=2.0×105N；
则水的重力：G水=G′﹣G艇=2.0×105N﹣1.6×105N=4×104N；
所以答案是：16m3；4×104N．
【考点精析】掌握阿基米德原理和物体的浮沉条件及其应用是解答本题的根本，需要知道阿基米德原理：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力．这个规律叫做阿基米德原理，即 F浮= G排 =ρ液gv排；物体的浮沉条件：浸没在液体中的物体 F浮＞G 时上浮，F浮 = G 时悬浮，F浮 ＜G 时下沉．物体浮沉条件的应用举例：（1）轮船（2）潜水艇（3）气球（4）飞艇、热气（5）密度计（密度计的刻度是从上到下刻度变大，刻度不均匀，且刻度无单位．）．