Question

（2012?江南區(qū)二模）為增加學(xué)生的國(guó)防知識(shí)，某中學(xué)九（2）班同學(xué)到東海艦隊(duì)參觀某型號(hào)潛水艇．潛水艇的艇殼是用高強(qiáng)度的特種鋼板制造，最大下潛深度可達(dá)350m，潛水艇的總體積為 1.5×10³m³時(shí)，艇內(nèi)兩側(cè)有水艙，其截面如圖所示，通過(guò)向水艙中充水或從水艙中向外排水水來(lái)改變潛水艇的自重，從而使其下沉或上�。�（海水密度取 1.0×10³Kg/m³）求：
（l）當(dāng)潛水艇潛至某深度時(shí)，有一出艙門(mén)與海水的接觸面積為1.5m² 時(shí)，此門(mén)離海面100m，求此出艙門(mén)受到海水的壓力為多少？
（2）水艙未充海水時(shí)，潛水艇總重量為9×10⁶N，此時(shí)，漂浮在海面的潛水艇排開(kāi)海水的體積是多少？
（3）為使?jié)撍�艇完全潛入海水中，至少�?yīng)向水艙充入海水的質(zhì)量是多少？

Answer 1

分析：（1）知道水深、密度，根據(jù)液體壓強(qiáng)公式求出液體壓強(qiáng)，再根據(jù)F=pS求出受到的壓力．
（2）潛水艇漂浮在水面上，根據(jù)漂浮條件求出潛水艇受到的浮力．根據(jù)阿基米德原理求出潛水艇排開(kāi)海水的體積．
（3）知道潛水艇的體積、水的密度，根據(jù)阿基米德原理求出浮力．
潛水艇完全潛入海水中，潛水艇受到的浮力等于重力，知道水艙未充水的重力，可以求出至少增加水的重力，求出增加水的質(zhì)量．

解答：解：（1）出艙門(mén)受到的壓強(qiáng)為：p=ρgh=1.0×10³Kg/m³×9.8N/kg×100m=9.8×10⁵Pa，
出艙門(mén)受到的壓力為：F=pS=9.8×10⁵Pa×1.5m²=1.47×10⁶N．
（2）潛水艇漂浮在海面上，潛水艇受到的浮力：F_浮=G=9×10⁶N，
潛水艇排開(kāi)水的體積：V_排=

F浮

ρg

=

9×106N

1.0×103kg/m3×9.8N/kg

≈918.4m³．
（3）潛水艇完全潛入海水中，潛水艇受到的浮力為：
F'_浮=ρgV'_排=1.0×10³Kg/m³×9.8N/kg×1.5×10³m³=1.47×10⁷N，
水艙至少充水重力為：G'=F'_浮-G=1.47×10⁷N-9×10⁶N=5.7×10⁶N，
充水質(zhì)量為：m=

G′

g

=

5.7×106N

9.8N/kg

=5.8×10⁵kg．
答：（l）出艙門(mén)受到海水的壓力為1.47×10⁶N．
（2）水艙未充海水時(shí)，潛水艇漂浮在海面的潛水艇排開(kāi)海水的體積約為918.4m³．
（3）為使?jié)撍�艇完全潛入海水中，至少�?yīng)向水艙充入海水的質(zhì)量是5.8×10⁵kg．

點(diǎn)評(píng)：（1）當(dāng)物體漂浮和懸浮時(shí)，首先要考慮浮力等于重力，一般情況下，這個(gè)條件都是非常重要的．
（2）本題主要考查了液體壓強(qiáng)、液體壓力、漂浮和懸浮條件、阿基米德原理等．