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我国首台自行设计、自主集成研制的“蛟龙号”载人深潜器于2012年6月顺利完成工作设计深度7000m的海试任务.(海水密度取ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg):(1)当“蛟龙号”下潜到

时间:2017-08-25
我国首台自行设计、自主集成研制的“蛟龙号”载人深潜器于2012年6月顺利完成工作设计深度7000m的海试任务.(海水密度取ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg):

(1)当“蛟龙号”下潜到达7000m深度时,受到海水的压强是多少?
(2)“蛟龙号”完成海试任务后,上浮最终漂浮在海面上,现在由起重装置将其匀速竖直调离水面,起重机起吊拉力的功率随时间的变化图象如图所示,图中P2=2P1.已知“蛟龙号”的总质量为2.2×104kg,求t1时刻“蛟龙号”排开水的体积(不考虑水的阻力).
正确答案:
(1)7×107Pa(2)11m3(1)海水的压强p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×7000m=7×107Pa;
(2)设在t1、t2时刻起重装置对探测器的拉力分别为F1、F2,由于匀速调离,故探测器的速度不变为v,
t1时刻,探测器:F1+F浮=mg,可得F1=mg﹣F浮;t2时刻,探测器:F2=mg,
由题知,P2=2P1,即:F2v=2F1v,
所以F2=2F1,即mg=2(mg﹣F浮),故F浮=mg=×2.2×104kg×10N/kg=1.1×105N,
由阿基米德原理F浮=ρV排g可得,V排===11m3。
(1)欲求海水的压强,知道深度和海水的密度即可利用液体压强公式求出;(2)由图像可知:时间为t1时“蛟龙号”浸在水中,时间为t2时,“蛟龙号”完全浮出了水面,我们对这两种状态分别进行受力解析得出力之间的关系,再利用功率之间的关系列方程将浮力求出,然后利用阿基米德原理再求出此时排开液体的体积。
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