Question

15．2014年4月14日，為尋找失聯(lián)的MH370航班，啟用了“藍(lán)鰭金槍魚-21”（簡(jiǎn)稱“金槍魚”）自主水下航行器進(jìn)行深海搜尋．其外形與潛艇相似（如圖所示），相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)為：體積1m³、質(zhì)量750kg，最大潛水深度4500m，最大航速可達(dá)7.5km/h（不考慮海水密度變化，密度ρ取1.0×10³kg/m³）．
（1）它在最大深度所受的海水的壓強(qiáng)是多少？
（2）假設(shè)“金槍魚”上有面積為2×10^-3m²的探測(cè)窗口，該探測(cè)窗口在最大深度處承受海水的壓力是多少？
（3）“金槍魚”搜尋任務(wù)完成后，變?yōu)樽灾貢r(shí)恰能靜止漂浮在海面上，此時(shí)它所受的浮力是多少？

Answer 1

分析 （1）知道水下航行器所處的深度，根據(jù)p=ρgh求出承受海水的壓強(qiáng)；
（2）利用F=pS求出探測(cè)窗口承受的壓力；
（3）由公式G=mg計(jì)算出重力，根據(jù)漂浮時(shí)浮力與重力相等的特點(diǎn)得出所受浮力的大�。�

解答 解：（1）當(dāng)它在海水中4000m處時(shí)，承受海水的壓強(qiáng)：
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×4.5×103m=4.5×10⁷Pa；
（2）由p=$\frac{F}{S}$可得，探測(cè)窗承受的壓力：
F=pS=4.5×10⁷Pa×2×10^-3m²=9×10⁴N．
（3）因?yàn)槠�浮，所以所受浮力大小為�?br />F_浮=G=mg=750kg×10N/kg=7500N．
答：（1）它在最大深度所受的海水的壓強(qiáng)是4.5×10⁷Pa；
（2）探測(cè)窗口在最大深度處承受海水的壓力是9×10⁴N；
（3）漂浮在海面上，所受的浮力是7500N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了液體壓強(qiáng)公式和固體壓強(qiáng)公式的應(yīng)用，同時(shí)考查了物體浮沉條件的應(yīng)用，掌握基本公式理解題意是關(guān)鍵．