题目内容

17.2014年4月16日上午8时58分许,一艘载有470人的“岁月(SEWOL)号”客轮在韩国西南海域发生浸水事故而下沉,事件发生后,韩国当局立即开展了营救工作.营救中使用了某型号水下机器人潜入水下进行施救(已知ρ海水=1.03×103kg/m3).
(1)机器人在水下70m处受到海水的压强是多大?
(2)被困在水下70m船舱内的乘客要用力推开面积约2m2的舱门逃生,至少需用多大的力?
(3)若机器人在水下运动时,所受阻力与速度的关系如图所示,求机器人在水下以0.5m/s的水平速度匀速运动时,求机器人水平推进力的功率.

分析 (1)根据p=ρgh求出机器人在水下70m处受到海水的压强;
(2)被困在水下70m船舱内的乘客要用力推开面积约2m2的舱门逃生时,最小推力和水产生的压力相等,根据F=pS求出其大小;
(3)由f-v图象可求当机器人以0.5m/s的水平速度匀速运动时受到的阻力,又因为F=f,所以根据功率公式P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出机器人水平推进力的功率.

解答 解:(1)机器人在水下70m处受到海水的压强:
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×70m=7.21×105Pa;
(2)由p=$\frac{F}{S}$可得,乘客推开舱门逃生时的最小力:
F=pS=7.21×105Pa×2m2=1.442×106N;
(3)由图象可知,海水阻力与机器人的运动速度成正比,则有:
$\frac{140N}{0.4m/s}$=$\frac{f}{0.5m/s}$,
解得:当机器人运动速度为0.5m/s时,f=175N,
因机器人匀速前进,
所以,机器人水平推进力F′=f=175N,
机器人水平推进力的功率:
P=F′v=175N×0.5m/s=87.5W.
答:(1)机器人在水下70m处受到海水的压强是7.21×105Pa;
(2)被困在水下70m船舱内的乘客要用力推开面积约2m2的舱门逃生,至少需用1.442×106N的力;
(3)机器人在水下以0.5m/s的水平速度匀速运动时,机器人水平推进力的功率为87.5W.

点评 本题考查了液体压强公式、固体压强公式、做功公式的应用,从图象中获取有用的信息是关键.

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