Question

（2013?河口區模擬）在實現登月“訪吳剛、會嫦娥”千年夙愿的同時，科學工作者一直在追尋著下海“闖龍宮、見龍王”的夢想．2011年7月，我國首臺自主設計、自主集成的載人潛水器“蛟龍”號（如圖所示，其主要技術參數如下表），在經過布放、下潛、上浮、回收等一系列操作后，順利完成5000m級海試任務．2012年6月3日赴馬里亞納海溝向7000m級發起沖擊，“上九天攬月、下五洋捉鱉”成為現實．試問：

（1）運用你學過的知識說明，潛水器“下五洋”最大的困難是什么？
（2）根據表中提供的信息，計算設計制造時，“蛟龍”號至少承受的壓強是多大？
（3）粗略計算“蛟龍”號處于海水中懸浮狀態時，受到浮力的大小？（海水的密度取1.0×10³kg/m³，取g為10N/kg）

Answer 1

分析：（1）根據公式P=ρgh可知，液體的壓強隨深度的增加而增大．
（2）已知最大下潛深度，由液體壓強公式P=ρgh求產生的壓強．
（3）由技術參數可得“蛟龍號”的體積，即排開海水的體積，利用阿基米德原理可求出它受到的浮力．

解答：解：（1）因為潛水器要到深海處，而深海處的海水壓強非常巨大，所以潛水器的外殼必須能夠承受所處位置處的海水所產生的壓力．潛水器“下五洋”最大的困難是克服深海水產生的巨大壓強．
（2）根據表中提供的信息可知，“蛟龍”號至少要承受7000m海水深處所產生的壓強．
由液體壓強公式得“蛟龍”號至少承受的壓強P=ρ_海水hg=1.0×10³kg/m³×7000m×10N/kg=7×10⁷Pa．
答：“蛟龍”號至少承受的壓強是7×10⁷Pa．
（3）根據表中提供的數據可知，“蛟龍”號的體積V=8.2m×3.0m×3.4m=83.64m³，
∴“蛟龍”號排開海水的體積V_排=V=83.64m³，
∴“蛟龍”號受到的浮力F_浮=ρ_海水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×83.64m³=8.36×10⁵ N．
答：“蛟龍”號受到的浮力為8.36×10⁵ N．

點評：本題考查了學生對液體壓強公式和阿基米德原理公式的掌握和運用，抓住下潛時深度變大、排開水的體積不變分析是本題的關鍵．