题目内容

4.据最新消息,马航失联飞机MH370很有可能坠入南印度洋4500米深的海底,如果我国派“蛟龙号”载人潜水器执行打捞任务,则可能涉及到下列技术数据.(海水密度近似取ρ=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
求:
(1)如果“蛟龙号”下潜到4.5km的海底用时3h,“蛟龙号”下潜时的平均速度是多少km/h?
(2)“蛟龙号”下潜到4.5×103m深的海底世界时,海水对“蛟龙号”外壳的压强是多大?潜水器的一个摄像观察玻璃窗口的面积约为2.0×10-2m2,则海水对该观察玻璃窗口的压力是多大?
(3)若匀速下潜的“蛟龙号”潜水器总质量为3.0×104kg,当它从水面下潜到4.5×103m深处,“蛟龙号”潜水器所受重力做的功是多少?

分析 (1)已知下潜到7km的海底用时3.5h,利用速度公式即可求解.
(2)运用液体压强公式p=ρgh,可求压强;
根据压强定义式p=$\frac{F}{S}$,变形后F=pS,可求压力.
(3)已知潜水器总质量,利用G=mg可求得其重力,再利用W=Gh可求得潜水器重力做的功.

解答 解:
(1)下潜平均速度
υ=$\frac{s}{t}$=$\frac{4.5km}{3h}$=1.5km/h;
(2)海水对“蛟龙号”外壳的压强为:p=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×4.5×103m=4.5×107Pa.
由p=$\frac{F}{S}$得,海水对该观察玻璃窗口的压力为F=pS=4.5×107Pa×2.0×10-2m2=9×105N.
(3)G=mg=3.0×104kg×10N/kg=3.0×105N,
潜水器重力做的功:
W=Gh=3.0×105N×4.5×103m=1.35×109J.
答:
(1)“蛟龙号”下潜时的平均速度是1.5km/h;
(2)海水对“蛟龙号”外壳的压强是4.5×107Pa;海水对该观察玻璃窗口的压力是9×105N;
(3)“蛟龙号”潜水器所受重力做的功是1.35×109J.

点评 本题以“蛟龙号”潜水器潜水为背景考查了求:平均速度、海水压强、海水对观察孔的压力、功的计算,考查的点较多,是一道中档题,关键是公式变形的灵活应用.

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