Question

5．如圖甲所示是我國自主研制的沿海探測器--“蛟龍?zhí)枴保�它在完成探測任務時靠改變自身重力實現浮沉．完成任務后，起重裝置將其勻速豎直吊離水面，起重裝置起吊拉力的功率隨時間變化的圖象如圖乙所示，不考慮水的阻力，圖中P₂=1.5P₁，“蛟龍?zhí)枴钡馁|量為21t，則t₁時刻“蛟龍?zhí)枴钡呐潘�體積為7m³．

Answer 1

分析 （1）“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器和潛水艇一樣，是通過改變自身重力來實現上浮和下潛的；
（2）設在t₁、t₂時刻起重裝置對探測器的拉力分別為F₁、F₂，探測器的速度為v，在t₁、t₂時刻，對探測器進行受力分析，得出F₁和F₂的大小，而P₂=1.5P₁，據此求出t₁時刻受到的浮力，再根據阿基米德原理求t₁時刻“蛟龍?zhí)枴钡呐潘�體積．

解答 解：
（1）“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器和潛水艇一樣，是通過改變自身重力來實現上浮和下潛的；
（2）設在t₁、t₂時刻起重裝置對探測器的拉力分別為F₁、F₂，探測器的速度為v，
t₁時刻，探測器浸在水中，此時起重裝置對探測器的拉力加上浮力等于其重力，即F₁+F_浮=mg，可得F₁=mg-F_浮，
t₂時刻，探測器離開水面勻速上升，此時拉力等于其重力，即F₂=mg，
由題知，P₂=1.5P₁，
即：F₂v=1.5F₁v，
所以F₂=1.5F₁，
即mg=1.5（mg-F_浮），
t₁時刻“蛟龍?zhí)枴彼�受浮力：F_浮=$\frac{1}{3}$mg=$\frac{1}{3}$×21×10³kg×10N/kg=7×10⁴N，
因為F_浮=ρ_水V_排g，
所以V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{7×1{0}^{4}N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=7m³．
故答案為：自身重力；7．

點評 本題考查了學生對阿基米德原理和物體的漂浮條件的掌握和運用，難點在第二問，對兩個時刻的探測器進行受力分析得出兩個時刻的拉力大小是本題的關鍵．