Question

【题目】．2014年4月14日，为寻找失联的MH370航班，启用了“蓝鳍金枪鱼﹣21”（简称“金枪鱼”）自主水下航行器进行深海搜寻。其外形与潜艇相似（如图甲所示），其相关参数为：体积1m3、重量7500N，最大潜水深度4500m，最大航速7.4km/h（为简化计算，不考虑海水密度变化，海水密度ρ取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。

（1）假设“金枪鱼”上有面积为2×10-3m2的探测窗口，当它下潜至4000m深度处时，该探测窗口承受海水的压力是多少？

（2）“金枪鱼”搜寻任务完成后，变为自重时，能静止漂浮在海面上，求此时“金枪鱼”露出海面的体积为多大？

（3）若上述漂浮在海面的“金枪鱼”，由起重装置将其匀速竖直吊离海面。从某时刻计时起，起重装置拉力的功率随时间变化的图象如图乙所示，图中P3=3P1。请分析出t3时刻起重装置对“金枪鱼”拉力，并求出t1时刻起重装置对“金枪鱼”拉力（不考虑水的阻力）。

Answer 1

【答案】（1）8×104N； （2）0.25m3；（3）2500N

【解析】

试题分析：（1）当它下潜至4000m深度处受到海水的压强：P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4000m=4×107Pa，

探测窗口承受海水的压力：由P=F/S得F=PS=4×107Pa×2×10-3m2=8×104N； （2）“金枪鱼”搜寻任务完成后，静止漂浮在海面上，所以有F浮=G=7500N；由F浮=ρ液gV排得V排=F浮/（ρ液g）=7500N/（1.0×103kg/m3×10N/kg）=0.75m3，露出海面体积为：V露=V﹣V排=1m3﹣0.75m3=0.25m3；（3）由图象分析知，在t3时刻“金枪鱼”离开水面，此时起重装置对“金枪鱼”的拉力等于“金枪鱼”的重力，即F3 =G=7500N，由于起重装置吊起“金枪鱼”是匀速竖直离海面，所以速度保持不变即v1=v3，由P=Fv，得P1=F1v1，P3=F3v3，又P3=3P1，所以有F3=3F1， 所以F1=1/3F3=1/3×7500N=2500N。