题目内容

5．2014年4月，为寻找失联的MH370航班，启用了“蓝鳍金枪鱼-21”（简称“金枪鱼”）自主水下航行器进行深海搜寻．“金枪鱼”外形与潜艇相似（如图甲所示），相关标准参数为：体积1m3、质量750kg，最大潜水深度4500m，最大航速7.4km/h（不考虑海水密度变化，密度ρ取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）．假设“金枪鱼”上有面积为20cm2的探测窗口，当它在海面下3000m时，求：
（1）该探测窗口承受海水的压强；
（2）该探测窗口承受海水的压力；
（3）“金枪鱼”搜寻任务结束后，变为自重时恰能静止漂浮在海面上，此时露出海面体积为多大？

分析 （1）根据p=ρgh求出航行器位于海水中3000m深度处的压强；
（2）根据F=pS求出探测窗承受海水的压力；
（3）处于漂浮状态的物体露出液面的体积等于总体积与浸在液面下的体积之差．

解答 解：
（1）海面下3000m处的压强为：
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×3000m=3×107Pa；
（2）探测窗口承受海水的压力：
由p=$\frac{F}{S}$得，
探测窗口承受海水的压力F=pS=3×107Pa×20×10-4m2=6×104N；
（3）由于“金枪鱼”搜寻任务完成后，静止漂浮在海面上，所以有
F浮=G物 又由F浮=ρV排g，G=mg，得ρV排g=mg，
V排=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{750kg}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=0.75m3；
露出海面体积为：V露=V-V排=1m3-0.75m3=0.25m3．
答：
（1）该探测窗口承受海水的压强为3×107Pa；
（2）该探测窗口承受海水的压力为6×104N；
（3）“金枪鱼”搜寻任务结束后，变为自重时恰能静止漂浮在海面上，此时露出海面体积为0.25m3．

点评 本题考查了密度、压强、压力、浮力公式的运用，用好相应的公式及其变形式是关键，计算过程要注意单位的换算．

练习册系列答案
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15．洋洋同学家的卫生间下水道堵塞了，他爸爸利用吸盘很快就将下水道疏通了，如图所示，为此他突然联想到所学过的大气压知识，于是，洋洋和瑞瑞同学合作利用吸盘设计了一个估测大气压强的实验方案：
【方案设计】
（1）用刻度尺测出吸盘的直径D；
（2）将吸盘四周沾上水，挤出里面的空气压在光滑的水平地面上；
（3）用力竖直往上拉吸盘柄，直到吸盘脱离地面，根据经验估测拉脱吸盘所需拉力的大小F；
（4）计算出当地大气压强
【评估交流】
洋洋同学说：我们的实验原理是p=$\frac{F}{S}$，操作过程规范，较方便地估测出了大气压强．
瑞瑞同学说：在操作过程中，我发现存在盘中的气体挤不干净、拉脱所需力的大小估测偏差大（写两点）等问题，尽管我的操作规范，但估测的结果误差较大，洋洋认真思考后，同意了瑞瑞的意见，然后，他们继续一起探讨如何改进方案，尽量减少测量误差．
根据洋洋和瑞瑞同学的实验记录及自我评估情况，请你回答，洋洋和瑞瑞测出的大气压强P=$\frac{4F}{π{D}^{2}}$（用字母表示）；实验时洋洋同学将吸盘四周沾上水，这样做的目的是防止外面的气体进入吸盘．要准确测量，应该利用课本中介绍的气压计（或托里拆利实验）进行测量．
16．第一位通过实验测出大气压强大小的科学家是（　　）
A．牛顿B．焦耳C．帕斯卡D．托里拆利
13．（1）请在图1中画出压缩的弹簧对拇指弹力的示意图．
（2）如图2所示的小球从斜面上滚下，画出小球对斜面的压力的示意图．
（3）如图3所示是蛟龙号载人潜水器在南海海底完成探测任务后上浮的情景，请画出它此时受到的浮力和重力的示意图．（O点是载人潜水器的重心）
20．小强用200N的水平推力匀速推动放在水平地面的课桌，则课桌受到地面对它的摩擦力大小为200N；某同学将该课桌内的书包拿走后，把课桌沿原路用水平力推回的过程中，课桌受到地面对它的摩擦力将减小（选填“增大”、“减小”、“不变”）．
10．将四个小球浸没在水中，它们的球心距水面的深度均为h，由静止释放，释故后小球静止时在水中的位置如图所示，其中可能的是（　　）
A．a球B．b球C．c球D．d球
17．如图中的情形，属于增大摩擦的是（　　）
A．
    下雨天，汽车不易刹车		B．
  给车转轴处加润滑油
C．
  鞋底刻有凹凸花纹		D．
  高速行驶的磁悬浮列车
14．为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验．

（1）图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景．据此你能得到的结论是速度相同时，物体的质量越大，动能越大．
（2）图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B由静止自由释放，让后与放在水平面上的同一木块相碰到静止后的情景．据此你能得出结论是质量相同时，物体运动的速度越大，动能越大．
（3）实验后，同学们联想到在公交事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，进一步想知道，在影响物体动能大小的因素中，哪个队动能影响更大，于是利用上述器材进行了实验测定，得到的数据如下表．
实验序号小球的质量m/g小球自由滚下的高度h/cm木块被撞后运到的距离s/m
130104
2302016
360108
（a）为了探究“超载”隐患时，应选择1、3序号的实验进行比较．
（b）分析表格中对应的数据可知：速度对物体的动能影响更大，即当发生交通事故时，由此造成的危害更严重．
15．甲、乙两位同学一起去登山，登到山顶时，甲同学用20min，乙同学用25min，甲的体重是乙的1.5倍，则甲、乙的登山功率之比为15：8．

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