题目内容

15．2014年4月14日，为寻找失联的MH370航班，启用了“蓝鳍金枪鱼”（简称“金枪鱼”）自主水下航行器进行深海搜寻．其外形与潜艇相似（如图甲所示），相关标准参数为：体积1m3、质量750kg，最大潜水深度4500m，最大航速7.4km/h（不考虑海水密度变化，海水的密度ρ取1.0×103kg/m3）．

（1）假设“金枪鱼”上有面积为20cm2的探测窗口，当它在海水中3000m深处时该探测窗口承受海水的压力是多少？
（2）为了完成搜寻任务，求“金枪鱼”舱内加水后恰能悬浮在海水中时所受的浮力为多大？
（3）“金枪鱼”搜寻任务完成后，变为自重时恰能静止漂浮在海面上，求此时露出海面体积为多大？
（4）若上述漂浮在海面的“金枪鱼”，由起重装置将其匀速竖直吊离海面．起重装置拉力的功率随时间变化的图象如图乙所示，图中P3=3P1．求t1时刻“金枪鱼”的拉力（不考虑水的阻力）．

分析 （1）根据p=ρgh求出压强，再根据p=$\frac{F}{S}$求出探测窗口承受海水的压力；
（2）悬浮时，浮力等于自身的重力；
（3）漂浮时，浮力等于重力，根据F浮=ρgV排求出排开水的体积，再求出露出海面的体积；
（4）由图象可知，在t3时刻“金枪鱼”离开水面，此时起重装置对“金枪鱼”的拉力等于“金枪鱼”的重力；
根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv分析出t1时刻起重装置对“金枪鱼”拉力．

解答 解：（1）当它下潜至3000m深度处受到海水的压强：
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×3000m=3×107Pa；
由p=$\frac{F}{S}$得探测窗口承受海水的压力：
F=pS=3×107Pa×2×10-3m2=6×104N；
（2）为了完成搜寻任务，求“金枪鱼”舱内加水后恰能悬浮在海水中时所受的浮力等于自身的重力是，即“金枪鱼”搜寻任务完成后，静止漂浮在海面上，所以有F浮=G=mg=750kg×10N/kg=7500N；
（3）由F浮=ρ水gV排得排开水的体积：
V排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{7500N}{1000kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.75m3，
露出海面体积为：V露=V-V排=1m3-0.75m3=0.25m3；
（4）由图象分析知，在t 3 时刻“金枪鱼”离开水面，此时起重装置对“金枪鱼”的拉力等于“金枪鱼”的重力，即F3=G=7500N；
由于起重装置吊起“金枪鱼”是匀速竖直离海面，所以速度保持不变即v1=v3，由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得：
P1=F1v1，P3=F3v3，又P3=3P1，所以有F3=3F1，
所以F1=$\frac{1}{3}$F3=$\frac{1}{3}$×7500N=2500N．
答：（1）探测窗口承受海水的压力是6×104N；
（2）“金枪鱼”舱内加水后恰能悬浮在海水中时所受的浮力为7500N；
（3）“金枪鱼”露出海面的体积为0.25m3；
（4）t1时刻起重装置对“金枪鱼”拉力2500N．

点评 此题主要考查的是学生对压强、压力、浮力、功率计算公式的理解和掌握，能够读懂图象是解决此题的关键，难度较大．

练习册系列答案
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5．在探究“电流与电阻的关系”的过程中．

（1）连接电路时，开关应处于断开（“断开”或“闭合”）状态．滑动变阻器应调至阻值最大．
（2）根据电路图，完成图乙所示的实物图连线．
（3）小明按图甲连好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，发现电流表无示数，电压表有示数，其原因可能是电阻断路．
（4）排除故障后，小明将5Ω的电阻接入电路，调节滑动变阻器，使电压表示数为1.5V，电流表示数（如图丙所示）为0.3A．
（5）小明再分别换接10Ω、15Ω的电阻，重复实验，得到表一中另两组数据．分析表一数据，可得出结论：当电压一定时，电流跟电阻成反比．
（6）小红在做此实验时，每次只是更换电阻，测得相应的电流值如表二所示，根据表中数据，他无法得到与小明相同的结论，其原因是没有控制电阻两端电压相等．
表一
电阻R/Ω51015
电流I/A0.150.10
表二
电阻R/Ω51015
电流I/A0.30.20.15
（7）若电源电压为4.5V，根据小明所完成的表一中的数据，可以知道，他所使用的滑动变阻器是丙．（甲：40Ω，0.2A  乙：20Ω，0.4A  丙：40Ω，0.4A．）
6．在“测量小灯泡功率”的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为10Ω．

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中实物电路连接完整．
（2）连接好电源，闭合开关，小灯泡发光，但电压表示数为0，经检查，图中a、b、c、d四根导线有一根断了，则该导线是b（填写字母）．
（3）排除故障后，闭合开关，测量小灯泡额定功率，移动变阻滑的滑片P，眼晴应先注视电压表的示数，然后读出另一电表示数，当小电灯正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小电灯的额定功率为0.6W．
（4）在小灯泡正常发光时，再将滑片P向B端移动到某一位置，则小灯泡的实际功率小于（选填“大于”、“小于”或“等于”）额定功率．
3．一辆重为1.5×104N的小汽车，当它在水平路面上匀速行驶时受到的牵引力为2000N，那么汽车受到的阻力为2000N；当它停在水平路面上时，它受到的支持力为1.5×104 N．
10．下列工具：①羊角锤  ②钓鱼杆  ③筷子  ④镊子  ⑤开酒瓶用的起子，其中在使用时属于费力杠杆的是（　　）
A．①②③B．②③④C．①③⑤D．②③⑤
20．今年是奥运年．奥运会将于8月5日在巴西里约开幕，我国运动健儿将奋力拼搏，为国争光，在下列比赛项目中，有关运动和力的说法中错误的是（　　）
A．跑步比赛时，使人前行的力是地面给人的摩擦力
B．体操运动员倒立静止在平衡木上时．她受到的重力和支持力是一对平衡力
C．用力向后划水，皮划艇才能前进，说明物体间力的作用是相互的
D．百米冲刺后运动员最终停了下来，是因为运动员的惯性消失了
7．如图所示，属于省力杠杆的是（　　）
A．
镊子		B．
核桃夹		C．
筷子		D．
食品夹
4．在探究浮力大小的实验中，小刚同学使用了弹簧测力计、金属块、两个相同的烧杯（分别装有适量的水、酒精和盐水），对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究．如图表示了探究过程及有关数据．

（1）物体受到的最大浮力是3.6N；
（2）分析图B、C、D，说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关，分析图D、E、F说明浮力大小跟液体密度有关；
（3）F图中盐水的密度是1.2×103kg/m3．
（4）图中能正确反映浮力F和物体下表面在水中深度h关系图象的是C
5．如图所示，人造地球卫星在大气层外环绕地球运行，离地球最远的一点叫远地点，离地球最近的一点叫近地点，以下关于卫星的说法中正确的是（　　）
A．卫星在远地点时，势能最大
B．卫星在近地点时，动能最大
C．卫星在运行过程中机械能逐渐减小
D．卫星从近地点向远地点运动时，动能转化为势能

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