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    潜水艇的下潜上浮，水下均衡，保持和变换航向、深度等，均由操纵系统来完成．操纵系统中，使潜艇载水舱注满水时，增加的重量抵消其储备浮力，这时潜艇从水面潜入水下；当用压缩空气把载水舱内的水压出时，重量减小，储备浮力恢复，即潜艇从水下浮出水面；潜航深度则由水下均衡设备来完成．
    某满负荷时质量为1.8×105kg、体积为2×103m3的潜水艇，潜行在水面气压为1.0×105Pa、海水密度近似取作1.0×103kg/m3的海中．
    （1）请扼要地简述水下均衡设备是如何使潜水艇下潜至预定航深的．
    （2）该潜艇载水舱的容积起码应多大，才能在舱中注满水后，使潜艇下潜？
    （3）若该潜水艇载水舱中排水泵的排水功率为0.1MW，排水流量为15m3/min，为防止载水舱中的水排不出而不能恢复储备浮力，出现潜航事故，该潜艇最大潜水深度不能超过多深？
    分析：（1）根据物体的浮沉条件，潜艇要下潜，重力应大于其浮力，要停止在某一位置，则其浮力应等于其浮力，并根据惯性的知识进行分析；
    （2）根据潜艇悬浮时浮力与重力相等的关系，得出F浮=G艇+G水，其中F浮=ρ海水gV排，求出水的重力，并根据密度知识求出水的质量；
    （3）根据题目中给出的已知条件，表示出排水泵的排水压强，要能把水排出而上浮，排水泵的排水压强不能小于此深度的压强（大气压与海水的压强和），从而可以求出海水压强的最大值，根据p=ρ液gh求出达到的最大深度．
    解答：解：（1）下潜时，水下均衡设备必须往载水舱中注水，满足G舱水+G艇＞F浮，便于潜艇下潜，当快到达预定航深时，水下均衡设备必须适时向外排水，使之至预定航深时刚好处于G舱水+G艇=F浮，使潜艇悬浮在预定的航深处；
    （2）∵潜水艇潜没在水中时受到的浮力为：
    F浮=ρ水gV艇=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×103m3=2×107N
    潜水艇的重力为：
    G艇=m艇g=1.8×105kg×10N/kg=1.8×106N
    ∴载水舱中应注水的重为：
    G水=F浮-G艇=2×107N-1.8×106N=1.82×107N
    应注水的质量为：
    m水=
    G水
    g
    =
    1.82×107N
    10N/kg
    =1.82×106kg
    应注水的体积为：
    V水=
    m水
    ρ水
    =
    1.82×106kg
    1.0×103kg/m3
    =1.82×103m3
    ∴载水舱的体积应为：V舱＞1.82×103m3
    （3）∵排水泵对载水舱内水的压强为：
    p泵=
    F压
    S
    =
    F压
    V水
    t
    =
    F压t
    V水
    =
    W泵
    V水
    =
    P泵t
    V水

    又根据流量的定义式Q=
    V
    t
    可得：
    t
    V水
    =
    1
    Q水

    ∴排水泵的排水压强为：
    p泵=
    P泵
    Q水
    =
    105W
    15m3/60s
    =4×105Pa
    ∵要能把舱内的水排出，必须满足：p泵＞p海水+p大气
    则舱外海水对潜水艇的压强必须：
    p海水＜p泵-p大气=4×105Pa-105Pa=3×105Pa
    ∴潜水艇潜水深度不能超过：
    h水深=
    p海水
    ρ海水g
    =
    3×105Pa
    1.0×103kg/m3×10N/kg
    =30m
    答：（1）如上所述．
    （2）该潜艇载水舱的容积不能小于1.82×103m3；
    （3）该潜艇最大潜水深度不能超过30m．
    点评：此题是一道综合题，难度较大，涉及到了有关物体的浮沉条件，阿基米德原理，密度公式的应用及压力、压强的知识，首先要理清思路，搞清各个量之间的关系，才能正确地解题．
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    相关习题

    科目：初中物理 来源： 题型：阅读理解

    （2012?赣州二模）刚刚学习完有关浮力的知识，小明同学通过网络了解到“远征号”潜水艇在东海执行任务时是潜行在海水中，执行完任务回到长江后又会浮出水面．小明同学想：潜水艇的下潜和上浮应满足什么条件呢？于是，他找来如图1所示器材，进行了如下探究：
    （1）探究物体上浮的条件
    A．在量筒中注入适量水，读出量筒中水的体积V1；
    B．将适量小螺丝钉放入塑料瓶中，旋紧瓶盖，放入水中，使塑料瓶能够漂浮在水面上，读出此时水面刻度V2；
    C．取出塑料瓶，擦干净水，用弹簧测力计测出塑料瓶和小螺丝钉的总重力G；
    D．根据
    阿基米德
    阿基米德
    原理可求得塑料瓶受到的浮力F浮=
    ρ水g（V2-V1）
    ρ水g（V2-V1）
    （用已知的物理量和直接测量的物理量表示）．
    E．分析比较
    浮力和重力
    浮力和重力
    的大小关系即可得出物体上浮的条件．
    （2）探究物体下沉的条件
    A．取出塑料瓶，向塑料瓶中继续添加小螺丝钉，直至旋紧瓶盖放入水中后，可观察到塑料瓶下沉；
    B．取出塑料瓶，用抹布擦干净水，将其挂在弹簧测力计下，如图2（a）所示，测出其重力G为
    2.4
    2.4
    N；
    C．将塑料瓶浸没水中，此时弹簧测力计的示数如图2（b）所示，则塑料瓶受到的浮力F浮为
    0.6
    0.6
    N；
    D．分析比较数据可得出物体下沉的条件是
    F浮＜G
    F浮＜G
    ．

    探究讨论：（1）小塑料瓶本身就能浮在水面，而小明在探究物体上浮条件时，却向塑料瓶中放入了适量的小螺丝钉，他这样做的好处是
    可以增大小塑料瓶的重力以减小误差
    可以增大小塑料瓶的重力以减小误差
    ．
    （2）小明在探究物体上浮的条件时存在的问题是
    小塑料瓶没有浸没在水中
    小塑料瓶没有浸没在水中
    ．

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    科目：初中物理 来源： 题型：

    潜水艇的下潜和上浮是靠改变
    自重
    自重
    来实现的，当潜水艇向水舱中充水时，由于浮力
    小于
    小于
    重力，所以潜水艇
    下沉
    下沉
    ．

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    科目：初中物理 来源： 题型：

    潜水艇的下潜和上浮是靠改变
    潜水艇重力
    潜水艇重力
    来实现的．向水舱充水，潜水艇
    重力
    重力
    逐渐增大，潜水艇逐渐潜入水中．

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    科目：初中物理 来源： 题型：

    轮船从海里驶到河里，它受到的浮力
    不变
    不变
    （选填“变大”、“变小”或“不变”），但排开液体的体积却会
    变大
    变大
    （选填“变大”、“变小”或“不变”）．潜水艇的下潜和上浮是靠改变
    自身重力大小
    自身重力大小
    来实现的．对于现代生活给人们带来的紧张症，可用漂浮法减轻它，漂浮池内有一定深度的水，水中加有大量的
    盐
    盐
    （选填“盐”或“酒精”），人进入池内可以漂浮起来．

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