Question

9．我国自主研制的“蛟龙”号载人深潜器具备了在全球99.8%的海洋深处开展科学研究、资源勘探的能力，它具有国外深潜器所不具备的自动定向、定高、定深三大功能．“蛟龙”号的下潜是通过加载压载铁和注水实现，而它的悬停或上浮则要通过适时抛掉一定数量的压载铁来实现．潜艇下潜的深度一般是几百米，而“蛟龙”号最大工作设计深度为7000m．
（1）当它下潜到6500m深处悬停勘探时，若此深度海水的密度为1.05×10³kg/m³，则它的外壳受到海水压强约为多少？
（2）若正在水下匀速下潜的“蛟龙号”的总质量为22t，则它的体积约为多大？
（3）为什么“蛟龙”号不像一般潜艇那样采用排水的方法实现上浮？请写出你认为可能的原因．

Answer 1

分析 （1）知道“蛟龙”号所处的深度，利用液体压强公式p=ρgh求外壳受到海水压强；
（2）深潜器匀速下潜时处于平衡状态，受到的重力和浮力相等，根据阿基米德原理求出排开液体的体积即为“蛟龙”号的体积；
（3）几千米的海水中水的压强太大，舱内的海水需要很大的压强才能排出舱外，据此分析回答．

解答 解：（1）外壳受到海水压强：
p=ρgh=1.05×10³kg/m³×10N/kg×6500m=6.825×10⁷Pa；
（2）因深潜器匀速下潜时处于平衡状态，受到的重力和浮力相等，
所以，深潜器受到的浮力：F_浮=mg，
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，
所以，由F_浮=ρgV_排可得，“蛟龙”号的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{ρg}$=$\frac{mg}{ρg}$=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{22×1{0}^{3}kg}{1.05×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$≈20.95m³；
（3）几千米的海水中水的压强太大，舱内的海水需要很大的压强才能排出舱外，所以“蛟龙”号不能像潜艇那样采用排水的方法实现上浮．
答：（1）“蛟龙”号的外壳受到海水压强约为6.825×10⁷Pa；
（2）“蛟龙”号与压载铁的体积约为20.95m³；
（3）几千米的海水中水的压强太大，舱内的海水需要很大的压强才能排出舱外，所以“蛟龙”号不能像潜艇那样采用排水的方法实现上浮．

点评 本题考查了液体压强公式、物体浮沉条件、密度公式以及二力平衡条件的应用，是一道较为简单的应用题．