Question

9．“东方号”船在海面行驶，其中船的总质量为5100t，由于突遇龙卷风翻沉入大海，众多搜救船赶到进行打捞营救．（ρ_海水=1.02×10³kg/m³，g=10N/kg）
（1）画出“东方号”船（用一黑点“●”A表示）在海面上漂浮时受力示意图．
（2）“东方号”船的重力是多少？
（3）行驶时，“东方号”船排开海水的体积是多少？
（4）出事后，搜救船用声呐搜寻到水下2000m处的“东方号”，则“东方号”受到海水的压强是多少？
（5）由于“东方号”船体内积聚了太多淤泥，搜救船无法直接把船体拉出水面，请你想一个实际操作的办法让沉底的船可以上浮，并说明对应的原理．

Answer 1

分析 （1）先根据漂浮条件分析出船受到重力和浮力作用，而且是一对平衡力；然后找到两个力的三要素，再根据力的示意图的画法画出这两个力；
（2）利用G=mg计算“东方号”船的重力；
（3）利用漂浮条件得出浮力，然后根据F_浮=ρ_液gV_排计算“东方号”船排开海水的体积；
（4）已知海水的深度和密度，利用液体压强公式计算“东方号”受到海水的压强；
（5）让沉底的船可以上浮，可以从减小船自身的重力和增大浮力的角度分析解答．

解答 解：（1）船漂浮在平静的海面上，受重力和浮力作用，是一对平衡力，大小相等，方向相反；重力从重心竖直向下画，浮力从重心竖直向上画，标出符号G和F，注意两个力的长度相等，如图：

（2）“东方号”船的重力：G=mg=5100×10³kg×10N/kg=5.1×10⁷N；
（3）“东方号”船行驶时漂浮在海面上，则F_浮=G=5.1×10⁷N；
根据F_浮=ρ_液gV_排可得“东方号”船排开海水的体积：V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{海水}g}$=$\frac{5.1×1{0}^{7}N}{1.02×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5000m³；
（4）“东方号”受到海水的压强：p=ρ_海水gh=1.02×10³kg/m³×10N/kg×2000m=2.04×10⁷Pa；
（5）让沉底的船可以上浮比较实际的办法有：一、增加浮筒，增大排水体积，增大浮力，当浮力大于重力时，船上浮；二、清除船体淤泥，减小船体的重力，浮力不变，当重力小于浮力时，船上浮．
故答案为：（1）见解答图．
（2）“东方号”船的重力是5.1×10⁷N；
（3）行驶时，“东方号”船排开海水的体积是5000m³；
（4）出事后，搜救船用声呐搜寻到水下2000m处的“东方号”，则“东方号”受到海水的压强是2.04×10⁷Pa；
（5）沉底的船可以上浮比较实际的办法有：一、增加浮筒，增大排水体积，增大浮力，当浮力大于重力时，船上浮；二、清除船体淤泥，减小船体的重力，浮力不变，当重力小于浮力时，船上浮．

点评 此题考查力的示意图的画法、重力、浮力、液体压强的计算，同时考查阿基米德原理、物体浮沉条件的应用等，是一道综合性很强的题目，关键是公式的灵活运用．