1. 潜水艇在国家的国防中占有重要位置,潜水艇水舱的艇壳是用高强度的特种钢板制造,某潜水艇最大下潜深度可达350m, 潜水艇的总体积为·1.5×103m3 , 水舱未充海水时,潜水艇总重量为9×106N,艇内两侧有水舱,其截面如题所示,通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜水艇的自重,从而使其下沉或上浮.g取10N/kg,ρ海水取1×103kg/m3)。求:

(1) 潜水艇是通过实现下沉的;
(2) 水舱未充海水时,漂浮在海面的潜水艇受到的浮力是N,排开海水的体积是m3
(3) 潜水艇在水面下匀速下潜的过程中受到海水的浮力 (选填“变大”“不变”或“变小”);
(4) 当潜水艇下潜至最大下潜深度时,受到海水的压强为Pa,舱门与海水的接触面积为1..5m2 , 此舱门受到海水的压力为N (用科学读数法表示)
【考点】
阿基米德原理; 浮力大小的计算; 物体的浮沉条件及其应用;
【答案】

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1. 阅读材料,回答问题:

中性浮力水槽

为了在地面模拟航天员在太空中所处的失重环境,我国建设了特殊的“潜水池”——中性浮力水槽,如图甲所示。当物体受到的浮力大于自身重力时,这个浮力称为“正浮力”;当物体受到的浮力小于自身重力时,这个浮力称为“负浮力”。训练时,航天员通过增减配重的方法使自身的重力与浮力基本相等,以获得与太空中相似的失重感,此时的浮力称为“中性浮力”。

为了充分模拟出舱任务,如图乙所示,航天员需穿着厚重的水下训练服,在机械臂和若干潜水员的协助下进行水下活动。潜水员小明携带的气瓶配有如图丙所示的气压表。潜水前,有3000L的空气被压缩至瓶中;潜水时,通过气压表示数可以知道瓶内空气量(两者的关系如表所示)。小明结合自身在水下的平均耗气速度v与所处深度h的关系(如图丁所示),便能估算出潜水时间:

其中:当瓶内空气消耗量的单位为L、耗气速度的单位为L/min时,潜水时间的单位为min。

气压表示数/bar

300

210

120

30

瓶内空气量/L

3000

2100

1200

300

(1)在机械臂的协助下,水槽中的航天员匀速向下运动,其动能,受到水的压强(以上两空均选填“变小”、“不变”或“变大”);

(2)航天员在水槽中处于“中性浮力”状态时,受到的重力(选填“等于”或“不等于”)零;

(3)航天员也可在水槽中模拟“月球漫步”。但与太空中的失重环境不同,月球引力为地球引力的 , 因此需要在水槽中营造(选填“正”、“中性”或“负”)浮力的环境;

(4)质量为70kg的航天员,身着130kg的训练服在水槽中进行模拟失重训练时,训练服与配重的总体积约为 , 其所受浮力大小约为N,其配重的质量约为kg(已知);

(5)某次潜水时,潜水员小明在水深8m处停留一段时间后,气压表示数由210bar降到120bar,则这段停留时间约为min。

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