Question

（5分）圖是藍(lán)鰭金槍魚-21型自主式水下航行器的示意圖，它是一種專業(yè)水下搜尋設(shè)備，在搜尋馬航失聯(lián)客機(jī)MH370的過程中發(fā)揮了較大的作用，航行器質(zhì)量約為750kg，體積約為1m3，可潛入水下4500m深處，在配置聲吶系統(tǒng)后能以較高的分辨率搜尋水下物體．（海水密度ρ海水=1.03×103kg/m3，g=10N/kg）求：

（1）航行器下潛至水下3000m深處時(shí)，所受海水的壓強(qiáng)和浮力；

（2）航行器停留在水下3000m深處作業(yè)時(shí)，若遇故障發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，試分析判斷航行器的浮沉情況；

（3）航行器完成水下3000m作業(yè)后返航，在它上浮2000m的過程中，海水浮力對(duì)航行器所做的功是多少．

 

Answer 1

（1）航行器所受海水的壓強(qiáng)為p=ρ海水h1 g=1.03×103kg/m3×3000m×10N/kg=3.09×107Pa，受到的浮力F浮=ρ海水V排g=1.03×103kg/m3×1m3×10N/kg=1.03×104N；（2）航行器的重力G=mg=750kg×10N/kg=7.5×103N，若遇故障發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，F(xiàn)浮＞G，航行器將上浮；（3）對(duì)航行器所做的功W=F浮h=1.03×104N×2000m=2.06×107J。

【解析】

試題分析：（1）航行器下潛至水下h1=3000m深處時(shí)，海水密度ρ海水=1.03×103kg/m3，g=10N/kg，排開海水的體積V排=V=1m3，則所受海水的壓強(qiáng)為p=ρ海水h1 g=1.03×103kg/m3×3000m×10N/kg=3.09×107Pa，受到的浮力F浮=ρ海水V排g=1.03×103kg/m3×1m3×10N/kg=1.03×104N；（2）航行器停留在水下3000m深處作業(yè)時(shí)，航行器質(zhì)量約為m=750kg，則其重力G=mg=750kg×10N/kg=7.5×103N，若遇故障發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，F(xiàn)浮＞G，航行器將上浮；（3）航行器完成水下3000m作業(yè)后返航，在它上浮2000m的過程中，海水的浮力F浮= 1.03×104N不變，上升的高度h=2000m，則對(duì)航行器所做的功W=F浮h=1.03×104N×2000m=2.06×107J。

考點(diǎn)：壓強(qiáng)、浮力的相關(guān)計(jì)算