Question

至今為止，我國(guó)已經(jīng)成功發(fā)射了幾十顆返回式衛(wèi)星，已知某顆返回式衛(wèi)星是一顆底面積為5m²、高1m的密封圓柱體，剛好正落回預(yù)定水域的10m深處，由如圖所示的打撈船上的起重機(jī)勻速吊起，不計(jì)動(dòng)滑輪重、鋼絲繩重和摩擦．（g取10N/kg）求：
（1）衛(wèi)星下底部受到水的壓力是多大？
（2）已知衛(wèi)星的平均密度為1.5×10³kg/m³，當(dāng)衛(wèi)星上表面拉到剛好與水面相平時(shí)，鋼絲繩A受到的拉力是多少？鋼絲繩B的拉力做了多少功？

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)p=ρgh求出下底部受到水的壓強(qiáng)，根據(jù)p=求出壓力；
（2）首先求出重力和浮力，不計(jì)動(dòng)滑輪重、鋼絲繩重和摩擦，根據(jù)F=G-F_浮求出拉力；再根據(jù)F_B=F_A求出拉力，求出衛(wèi)星上升的高度，再求出繩子B移動(dòng)距離，根據(jù)W=Fs求出拉力做的功．
解答：解：（1）衛(wèi)星底部受到水的壓強(qiáng)：p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×10m=1×10⁵Pa，
∵p=，
∴衛(wèi)星底部受到水的壓力：
F=pS=1×10⁵Pa×5m²=5×10⁵N；
（2）鋼絲繩A受到的拉力F_A=G-F_浮=ρ_星gSh_星-ρ_水gSh_星=1.5×10³kg/m³×10N/kg×5m²×1m-1×10³kg/m³×10N/kg×5m²×1m=2.5×10⁴N；
鋼絲繩B的拉力：F_B=F_A=×2.5×10⁴N=1.25×10⁴N，
衛(wèi)星上升的高度h=10m-1m=9m，
鋼絲繩B移動(dòng)距離s=2h=2×9m=18m，
鋼絲繩B的拉力做的功：W=F_B×s=1.25×10⁴N×18m=2.25×10⁵J．
答：（1）衛(wèi)星下底部受到水的壓力是5×10⁵N；
（2）鋼絲繩A受到的拉力是2.5×10⁴N；
鋼絲繩B的拉力做的功為2.25×10⁵J．
點(diǎn)評(píng)：此題主要考查的使學(xué)生對(duì)液體壓強(qiáng)、拉力、功計(jì)算公式的理解和掌握，弄清楚衛(wèi)星上升的高度是解決此題的關(guān)鍵，有一定難度．