Question

【題目】在某淡水湖進行科考的一小型科研潛水艇總體積為20m3 ， 艇內兩側有水艙，潛水艇截面如圖所示，潛水艇通過向水艙內充水或從水艙中向外排水來改變潛水艇的自重，從而使其下沉或上浮．（湖水的密度為1.0×103kg/m3 ， g=9.8N/kg）．
（1）水艙未充湖水時，潛水艇總重量為1.6×105 N，此時，漂浮在湖面的潛水艇排開湖水的體積是；
（2）為使潛水艇完全潛入湖水中，至少應向水艙充入重量的湖水．

Answer 1

【答案】
（1）16m3
（2）4×104N
【解析】解：（1）水艙未充湖水時，潛水艇漂浮， 根據物體漂浮條件可得：F浮1=G=1.6×105N，
由F浮=ρ水gV排可得，潛水艇排開湖水的體積：
V排1= = =16m3；（2）完全浸沒于湖水中，潛水艇所受浮力：
F浮2=ρ水gV排2=1.0×103kg/m3×10N/kg×20m3=2.0×105N；
所以根據物體漂浮條件可的，G′=F浮2=2.0×105N；
則水的重力：G水=G′﹣G艇=2.0×105N﹣1.6×105N=4×104N；
所以答案是：16m3；4×104N．
【考點精析】掌握阿基米德原理和物體的浮沉條件及其應用是解答本題的根本，需要知道阿基米德原理：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力．這個規律叫做阿基米德原理，即 F浮= G排 =ρ液gv排；物體的浮沉條件：浸沒在液體中的物體 F浮＞G 時上浮，F浮 = G 時懸浮，F浮 ＜G 時下沉．物體浮沉條件的應用舉例：（1）輪船（2）潛水艇（3）氣球（4）飛艇、熱氣（5）密度計（密度計的刻度是從上到下刻度變大，刻度不均勻，且刻度無單位．）．