Question

如图所示的是我国自主研制的“蛟龙号”载人潜水器．它于北京时间2011年8月1日凌晨3点28分开始第五次下潜，此次下潜最大深度5180m，完成了沉积物取样、微生物取样、热液取样器ICL功能测试、标志物布放等作业内容，进一步验证了潜水器在大深度条件下的作业性能及稳定性．（海水密度近似取ρ=1.0×l0³kg/m³，g=10N/Kg）
（1）已知“蛟龙号“下潜到5180m的海底用时约150min，求“蛟龙号一下潜时的平均速度约为多少m/min？（结果保留整数）
（2）当“蛟龙号”到达5180m深的海底世界时，海水对“蛟龙号”外壳的压强约为多大？如果潜水器的一个观测孔的面积约为300cm²，则海水对该观测孔的压力约为多大？
（3）若正在水下匀速下潜的“蛟龙号”潜水器的总质量为22t，请你由此计算潜水器的体积约为多大？．（不计海水阻力）

Answer

（1）已知“蛟龙号”下潜的路程s，下潜时间t，由平均速度公式可求出平均速度．
（2）由液体压强公式P=ρgh求压强，由F=PS求海水对观察孔的压力．
（3）对“蛟龙号”受力分析，由平衡条件求潜水器的体积．
（4）对“蛟龙号”受力分析，根据“蛟龙号”的受力情况分析“蛟龙号”的运动情况．
【解析】
（1）“蛟龙号”下潜的路程s=5180m，所用时间t=150min，
所以下潜时的平均速度约为v==≈35 m/min．
答：下潜时的平均速度约是35m/min．
（2）“蛟龙号”下潜的深度h=5180m，海水的密度ρ=1.0×103kg/m3，
所以海水对“蛟龙号”外壳的压强约为P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5180m=5.18×107Pa．
观察孔的面积S=300cm2=0.03m2，
故海水对观测孔的压力约为F=PS=5.18×107Pa×0.03m2=1.554×106N．
答：海水对“蛟龙号”外壳的压强约为5.18×107Pa，对该观测孔的压力约为1.554×106N．
（3）“蛟龙号”匀速下潜时，所受浮力和重力是平衡力，则有F浮=G潜，即：ρ gV=m潜g，
解得潜水器的体积V===22m3．
答：（3）潜水器的体积约为22m3．