Question

5．海水跃层也称“跃变层“．它是海水中某水文要素在竖直方向上出现突变或不连续剧变的水层，表明上下层海水性质不同，跃层的厚薄和距海面的深浅，随海区的地理和气候条件变化．如果海水跃层是上层密度大、下层密度小的状态，形成负密度梯度跃变层，被称为”海中断崖“．潜艇在水下航行中，如突遭海中断崖，急剧掉向海底，称为”掉深“，大多数常规潜艇的有效潜深为300m，潜艇不受控制的掉到安全潜深以下时，会被巨大的海水压力破坏，造成失事．
      372潜艇一次远航战备巡逻，当时海区情况比较复杂，以前也碰见“掉深“的情况，但这次潜艇掉的又快又深，潜艇的主机舱管路发生破损，艇长王红理瞬间条件反射式发出命令：”损管警报！向所有水柜供气！“．不到10秒钟，应急供气阀门打开，所有水柜开始供气；1分钟内，上百个阀门关闭，数十种电气设备关闭；2分钟后，全艇各舱室封舱完毕．但”掉深“依然继续．3分钟后，掉深终于停止，深度计开始缓慢回升．372潜艇闯过鬼门关，靠的是及时准备的命令，也靠着全艇几十名官兵超水平的配合．资料显示，372潜艇的水下排水量3076t，水下速度20节，通气管状态下续航力7000海里/7节，装备”俱乐部-s“反舰导弹．
（1）372潜艇在海水中出现“掉深“的情况，是因为海水下层的密度变小，在”掉深“过程中潜艇受到海水的压强变大（选填：“变大”、：变小“或”不变“）．
（2）在300m深度，372潜艇所受的浮力约为3.076×10⁷N（g取10N/kg）．“向所有的水柜供气“的目的是减小潜艇的重力．

Answer 1

分析 （1）潜水艇是靠改变自身的重力实现浮沉的，海水中不同深度下海水的密度不同，这给潜水艇的下潜会带来极大的危险；液体的压强随深度的增大而增大．
（2）根据372潜艇的水下排水量3076t，利用F_浮=G_排可求得372潜艇所受的浮力；当主水柜排空海水，潜艇获得预备浮力，此时潜艇上浮到海面上．
当主水柜注入海水，潜艇失去预备浮力，此时潜艇下潜到水下．

解答 解：
（1）海水中不同深度下海水的密度是变化的，潜艇突遇“断崖”险情”，是因为遇到海水的密度突然变小，浮力会突然变小，潜水艇突然遭遇海水密度突变造成的“断崖”，浮力的减小导致潜艇急速掉向数千米深的海底；
“掉深”到潜艇的极限深度便会艇毁人亡，是因为潜艇受到海水的压强随着深度的增加而增大．
（2）由题可知，372潜艇的水下排水量3076t，
则372潜艇所受的浮力约为：F_浮=G_排=m_排g=3076×10³kg×10N/kg=3.076×10⁷N，
“向所有的水柜供气”的目的是排出水舱中水，减小潜艇的重力，使潜艇快速上浮．
故答案为：（1）变小；变大；（2）3.076×10⁷N；减小潜艇的重力．

点评 此题涉及到液体压强的计算，阿基米德原理的应用，物体浮沉条件的应用等多个知识点，是一道综合性较强的题目．关键能够仔细阅读材料，理解相关知识．