题目内容

6.2013年11月21日,我国首个实验型深海移动工作站在完成总装集成和陆上联调基础上,成功进行了首次水池试验.深海移动工作站将主要用于进行海洋科学探索,被喻为海洋里的“天宫一号”,如图所示,这个实验平台为35吨级,工作站潜深150米,生命支持时间72小时,总长13.1米,型宽3.6米,型深3.0米,正常排水量38吨,乘载人员6人,海底工作时间可达12~18小时.
①该深海移动工作站总装好后停放在水平地面上,如果它与地面的接触面积约为7m2,则它对水平地面的压强约为多少?
②在某次实验中,该深海移动工作站缓慢下潜至120m的水中,用时40min,则深海移动工作站下潜时的平均速度约为多少km/h?下潜结束时受到水的压强是多少?(海水的密度是1.03×103kg/m3)
③该深海移动工作站某次匀速下潜时,正常排水量38吨,请你由此估算深海移动工作站体积约为多大?
④在需要紧急上浮时,深海移动工作站可以抛掉随身携带的压载铁,试分析匀速下潜的深海移动工作站抛掉压载铁后在水中的运动情况.

分析 ①由压强公式可以求出工作站对水平地面的压强.
②已知路程与时间,应用平均速度公式可以求出平均速度,应用液体压强公式可以求出压强;
③应用密度公式可以求出工作站的体积;
④根据工作站的受力情况分析其运动过程.

解答 解:①工作站对水平地面的压强约为:
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{35×1{0}^{3}kg×10N/kg}{7{m}^{2}}$=5×104Pa;
②工作站下潜的平均速度:
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{120m}{60s×40}$=0.05m/s=0.18km/h;
水的压强:p′=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×120m=1.236×106Pa;
③由ρ=$\frac{m}{V}$可知,工作站的体积约为:
V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{38×1{0}^{3}kg}{1.03×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$≈36.89m3;
④匀速下潜的深海移动工作站处于平衡状态,所受浮力等于其重力,
工作站抛掉压载铁后其重力减小,所受浮力不变,浮力大于重力,
工作站所受合力向上,工作站速度向下,工作站向下做减速运动,
当速度变为零后向上做加速运动;
答:①它对水平地面的压强约为5×104Pa;
②深海移动工作站下潜时的平均速度约为0.18km/h,下潜结束时受到水的压强是1.236×106Pa;
③深海移动工作站体积约为36.89m3;
④匀速下潜的深海移动工作站抛掉压载铁后,先向下减速运动,后向上加速运动.

点评 本题涉及的知识点较多,是一道综合题,分析清楚题意,应用压强公式、液体压强公式、密度公式即可正确解题.

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