Question

9．请认真阅读下文，回答问题：
                        蛟龙号载人潜水器
    如图所示，“蛟龙号”载人深潜器是我国首台自主设计、研制的作业型深海载人潜水器，设计最大下潜深度为7000米级，是目前世界上下潜最深的作业型载人潜水器．
“蛟龙号”，长、宽、高分别是8.2米、3.0米与3.4米，其体积为50m³，最大速度为46km/h，当前最大下潜深度为7062.68米．
    陆地通信主要靠电磁波，速度可以达到光速．但这一利器到了水中却没了用武之地，电磁波在海水中只能深入几米．“蛟龙号”潜入深海数千米，采用声呐通信，喊一句话往来声音延迟很大．为保持与海面母船的联系，科学家们研发了具有世界先进水平的高速水声通信技术，这一技术解决了多项水声通信难题．
（1）“蛟龙号”载人深潜器在海水中匀速竖直上升过程中，下列说法正确的是C．
    A．动能增大    B．重力小于浮力    C．所受到海水的压强减小    D．浮力是维持匀速上升的原因
（2）“蛟龙号”下潜过程中，在浸没之前浮力是变大（填“变大”、“变小”或“不变”）的．浸没之后海水密度均匀不变时浮力是不变（填“变大”、“变小”或“不变”）．此时其受到浮力大小为4.9×10⁵N．（海水密度近似为水的密度）
（3）按照声在海水中1500m/s的传播速度，在当前最大下潜深度时，母船与“蛟龙号”喊一句话往来声音最少延迟4.71s．此处海水对“蛟龙号”每2m²的外表面产生的压力为1.39×10⁸N．（海水密度近似为水的密度，用科学计数法取三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）做匀速直线运动的物体处于平衡状态、受平衡力，其动能大小不变；液体内部的压强随深度的增加而增大；
（2））“蛟龙号”下潜过程中，在浸没之前，排开海水体积变大，利用F_浮=ρ_液gV_排可得浮力变化情况；浸没之后海水密度均匀不变时，排开海水的体积不变，利用F_浮=ρ_液gV_排可知浮力变化；知道潜水器体积（浸没排开水的体积），利用阿基米德原理求此时潜水器受到的浮力；
（3）已知声音在水中的传播速度和传播距离，利用公式t=$\frac{s}{v}$求传播时间，即延迟的时间；已知海水密度和深度，利用公式p=ρgh计算产生的压强；知道受力面积，利用公式F=pS计算受到的压力．

解答 解：
（1）A、深潜器在海水中匀速竖直上升，质量不变、速度不变，故其动能不变，故A错；
B、深潜器在海水中匀速竖直上升，因此受的是平衡力，重力与浮力的大小相等，故B错；
C、深潜器在海水中匀速竖直上升，深度增加，所以受到的海水的压强减小，故C正确；
D、深潜器做的是匀速直线运动，受的是平衡力，所以浮力不是维持其匀速上升的原因，故D错；
故选C．
（2）“蛟龙号”下潜过程中，在浸没之前，排开海水体积变大，由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可知浮力是变大的．浸没之后海水密度均匀不变时，排开海水的体积不变，由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可知浮力是不变．此时潜水器受到的浮力：
F_浮=ρ_液gV_排=ρ_液gV=1.0×10³kg/m³×9.8N/kg×50m³=4.9×10⁵N；
（3）“蛟龙号”下潜最大深度h=s=7062.68m，
由v=$\frac{s}{t}$得声音从母船到“蛟龙号”的时间：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{7062.68m}{1500m/s}$≈4.71s；
潜水器受到海水的压强：
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×9.8N/kg×7062.68m≈6.92×10⁷Pa；
由p=$\frac{F}{S}$得2m²的外表面产生的压力：
F=pS=6.92×10⁷Pa×2m²≈1.39×10⁸N．
故答案为：
（1）C；（2）变大；不变；4.9×10⁵；（3）4.71；1.39×10⁸．

点评 本题为力学综合题，考查了速度公式、液体压强公式、阿基米德原理、二力平衡条件、压强定义式、动能大小影响因素，知识点多、综合性强，要求认真审题，灵活运用相关知识．