Question

3．2011年8月18日，我国第一台自行设计、自主集成研制的“蛟龙号”载人潜水器完成5000米级海试回国．“蛟龙号”采用常用的“深潜器无动力下潜上浮技术”．潜水器两侧配备4块压载铁，重量可以根据不同深度与要求调整．当潜水器两侧配备4块压载铁时，潜水器下潜一定深度后按恒定速度下潜；当潜水器到达一定深度时，可操作抛载其中两块压载铁，使潜水器悬停在指定深度上实现作业，包括航行、拍照、取样等；当任务完成，再抛弃另外2块压载铁，使潜水器上浮，到达水面，设潜水器在水中受到的阻力与速度的平方成正比，潜水器受到的浮力恒定，下列说法正确的是（　　）

• A． 潜水器两侧配备4块压载铁时，向下做匀加速运动
• B． 潜水器两侧配备4块压载铁时，先向下做加速度逐渐减小的加速运动，然后做匀速运动
• C． 潜水器抛弃其中2块压载铁时，潜水器将做匀减速运动
• D． 潜水器抛弃所有压载铁时，潜水器向上做匀加速运动至浮出水面

Answer 1

分析 分别对各过程中潜水器的受力情况进行分析，根据牛顿第二定律可求得加速度，再根据力和运动的关系即可明确物体的运动性质．

解答 解：A、潜水器两侧配备4块压载铁时，对潜水器受力分析，受潜水器G₁与4块铁块的总重力、阻力和浮力的作用，根据牛顿第二定律可得G₁-kv²-F_浮=ma，当速度增大时，加速度逐渐减小，当加速度减到零时，速度达到最大值，潜水器做匀速运动，故A错误，B正确；
C、潜水器抛载其中2块压载铁时，对潜水器受力分析，此时重力为G₂，根据牛顿第二定律可得-G₂-kv²+F_浮=ma，潜水器将做加速度逐渐减小的减速运动，最后悬停在水中，故C错误；
D、潜水器抛弃所有压载铁时，总重力为G₃，根据牛顿第二定律得-G₃-kv²+F_浮=ma，潜水器将做加速度逐渐减小的加速运动，故D错误；
故选：B．

点评 牛顿动力学问题是高考考查的重点，而与中国科技进步相关的高科技问题更能激起学生的爱国热情，本题借助最新的物理情景，考查了牛顿动力学问题，解题的关键是会将实际问题转换为物理模型．