Question

我国自行设计的“蛟龙号”载人潜水器挑战7000米深度．
（1）“蛟龙号”具有先进的水声通信功能，声音从7000m 深处的“蛟龙号”垂直传到海面需要多长时间？（声音在海水中的传播速度是1500m/s，计算结果保留一位小数）
（2）“蛟龙号”在7000m 深处受到的压强是7×10⁷Pa，求面积为0.03m² 的观察窗受到的压力．
（3）“蛟龙号”在某深度悬浮作业，任务完成后，抛弃自身携带的压载铁便能上浮．请分析“蛟龙号”上浮的原因．

Answer 1

解：（1）声音传播到水面需要的时间t==≈4.7s，
答：声音从7000m 深处的“蛟龙号”垂直传到海面需要4.7s．
（2）观察窗受到的压力F=PS=7×10⁷Pa×0.03m²=2.1×10⁶N，
答：观察窗受到的压力是2.1×10⁶N．
（3）“蛟龙号”抛弃压载铁后，所受重力减小，浮力不变，“蛟龙号”受到的浮力大于重力，所以“蛟龙号”上浮．
分析：（1）已知路程与声音的传播速度，由速度公式的变形公式t=可以求出声音的传播时间；
（2）已知压强与受力面积，由公式F=PS可以求出观察窗受到的压力；
（3）物体的浮沉条件是：F_浮＞G，上浮；F_浮=G，悬浮；F_浮＜G，下沉；
“蛟龙号”完全浸没在海水中，海水密度和排开海水的体积不变，也就是浮力不变，要实现下沉、上浮需要改变其重力．
点评：本题以“蛟龙号”潜水器潜水为背景考查了：速度变形公式的应用、求海水对观察窗的压力、分析潜水器上浮的原因等；结合社会热点、最新科技成就设计题目，体现了物理学科的社会性、时代性；平时要关注科技，关注社会，留心物理规律在新技术、新发明方面的应用．