Question

如圖是我國第一臺(tái)自行設(shè)計(jì)、自主集成一研制的“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器。2010年8月26日，“蛟龍?zhí)枴币淹瓿上聺撋疃?759m的深海潛試，這標(biāo)志著中國已成為世界上第五個(gè)掌握3500m以上大深度載人深潛技術(shù)的國家。據(jù)悉，“蛟龍?zhí)枴钡募夹g(shù)改進(jìn)及5000-7000m深海潛試課題實(shí)施方案已通過專家論證，不久，“蛟龍?zhí)枴睂⑻魬?zhàn)目前世界載人深潛新紀(jì)錄。
①已知“蛟龍?zhí)枴毕聺摰?759m的海底用時(shí)約102分鐘，求“蛟龍?zhí)枴毕聺摃r(shí)的平均速度約為多少米/分鐘？（保留到整數(shù)）
②若“蛟龍?zhí)枴钡竭_(dá)7000m深的海底世界時(shí)，海水對(duì)“蛟龍?zhí)枴蓖鈿さ膲簭?qiáng)約為多大？如果潛水器的一個(gè)觀測孔的面積約為300 cm²，則海水對(duì)該觀測孔的壓力約為多大?（海水密度近似取ρ＝1.0×10³kg/m³，g=10 N/kg，下同）
③若正在水下勻速下潛的“蛟龍?zhí)枴睗撍�器的總質(zhì)量為22噸，請(qǐng)你由此估算潛水器的體積約為多大？
④在需要緊急上浮時(shí)，潛水器可以拋掉隨身攜帶的壓載鐵。試分析勻速下潛的“蛟龍?zhí)枴睗撍�器拋掉�?載鐵后在水中的運(yùn)動(dòng)情況。

Answer 1

解：
①“蛟龍?zhí)枴弊?759米下潛時(shí)的平均速度約為 v=S/t=3759 m/(102 min)=37 m/min
②“蛟龍?zhí)枴钡竭_(dá)7000米深的海底時(shí)，海水對(duì)“蛟龍?zhí)枴蓖鈿さ膲簭?qiáng)約為
P＝ρgh=1.0×10³kg/m³×10 N/kg × 7000 m=7×10⁷Pa
故海水對(duì)觀測孔的壓力約為
F=Ps=7×10⁷Pa×300×10^-4m²=2.1×10⁶N
③“蛟龍?zhí)枴眲蛩傧聺摃r(shí)，所受浮力和重力是平衡力，有F_浮=G_潛，即：ρ gV=m_潛g，解得潛水器的體積V=m_潛/ρ=22×10³kg/(10³kg/m³)=22m³ 
④勻速下潛的“蛟龍?zhí)?拋掉壓載鐵后，潛水器所受重力的減小遠(yuǎn)大于浮力的減小，故潛水器所受浮力大于重力，潛水器所受合分不再為零；因潛水器所受合力方向向上，而潛水器拋掉壓載鐵前是勻速下潛，故潛水器拋掉壓載鐵后，先是減速下潛；當(dāng)潛水器下潛到速度減為零后，就又會(huì)反向加速上升。