(2012?煙臺)在實(shí)現(xiàn)登月“訪吳剛、會嫦娥”千年夙愿的同時,我們一直在追尋著下!瓣J龍宮、見龍王”的夢想.2011年7月,我國首臺自主設(shè)計(jì)、自主集成的載人潛水器“蛟龍”號(如圖所示,其主要技術(shù)參數(shù)如下表),在經(jīng)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(wù).2012年6月3日赴馬里亞納海溝向7000m級發(fā)起沖擊,“上九天攬?jiān)、下五洋捉鱉”成為現(xiàn)實(shí).

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  1. 規(guī)格:長8.2m  寬3.0m  高3.4m
    空重:22t(不含乘員體重及壓載鐵重)
    最大載荷:220kg(不包括乘員體重)
    最大速度:25節(jié)(巡航1節(jié))
    目前最大下潛深度:7000m
    乘員:3人(每名乘員的體重不超過80kg)(1)運(yùn)用你學(xué)過的知識說明,潛水器“下五洋”最大的困難是什么?
    (2)根據(jù)表中提供的信息,計(jì)算說明設(shè)計(jì)制造時,“蛟龍”號至少承受的壓強(qiáng)是多大?
    (3)“蛟龍”號采用“深潛器無動力下潛上浮技術(shù)”,其兩側(cè)配備4塊相同的壓載塊,當(dāng)其到達(dá)設(shè)定深度時,可拋卸其中2塊壓載塊,使其處于懸浮狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)各種實(shí)驗(yàn)作業(yè).粗略計(jì)算小鐵塊的體積為多大時,才能使“蛟龍”號最大負(fù)載時實(shí)現(xiàn)懸浮靜止?fàn)顟B(tài)?(海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg,鐵的密度是7.9×103kg/m3,計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù))
    分析:(1)根據(jù)公式P=ρgh可知,液體的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大.
    (2)已知最大下潛深度,由液體壓強(qiáng)公式P=ρgh求產(chǎn)生的壓強(qiáng).
    (3)對“蛟龍?zhí)枴笔芰Ψ治觯善胶鈼l件求鐵塊的體積.
    解答:解:(1)潛水器“下五洋”最大的困難是克服深海水產(chǎn)生的巨大壓強(qiáng);
    (2)“蛟龍?zhí)枴钡竭_(dá)h=7000m深的海底時,海水密度ρ=1.0×103kg/m3,海水對“蛟龍?zhí)枴蓖鈿さ膲簭?qiáng)約為
    P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×7000m=7×107Pa.
    答:“蛟龍”號至少承受的壓強(qiáng)是7×107Pa.
    (3)“蛟龍?zhí)枴睉腋r,所受浮力和重力是平衡力,
    重力G=mg+2mg=(22000kg+220kg+3×80kg)×10N/kg+2×10N/kg×m=224600N+2×10N/kg×m;
    潛艇受到的浮力F=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×8.2m×3m×3.4m=836400N;
    小鐵塊受到的浮力F1=2ρgV=2×1.0×103kg/m3×10N/kg×V;
    所以G=F+F1,
    整理得:224600N+2×10N/kg×m=836400N+2×1.0×103kg/m3×10N/kg×V
    224600N+2×10N/kg×ρV=836400N+2×1.0×103kg/m3×10N/kg×V;
    代入數(shù)據(jù)得:V≈4.4m3
    答:小鐵塊的體積為4.4m3
    點(diǎn)評:本題以“蛟龍?zhí)枴睗撍鳚撍疄楸尘翱疾榱饲螅汉K畨簭?qiáng)、鐵塊的體積,判斷潛水器的運(yùn)動狀態(tài),考查的點(diǎn)較多,是一道難題.
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