【答案】
分析:(1)①液體的壓強與深度有關,深度越大,壓強越大;
②“蛟龍”號深海載人潛水器全部潛入海中下潛過程中,排開的水的體積不變,根據阿基米德原理判斷受到的浮力大小變化;
③潛水器浸沒在水中無論是上浮還是下沉,潛水器的體積不變(排開水的體積不變),受浮力不變;通過讓海水進、出壓力艙改變潛水器受到的重力,實現上浮或下沉的.
(2)根據液體壓強計算公式P=ρ
水gh計算出3000m深處產生的壓強,再根據F=PS計算出載人艙表面承受的壓力;
(3)當“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器懸浮于海水中時,排開的水的體積等于它自身的體積,根據F
浮=ρ
水gV
排就可以計算出它受到的浮力;由于懸浮,浮力等于重力,據此計算出質量.
解答:解:(1)①“蛟龍”號深海載人潛水器下潛的過程中,排開水的體積V
排不變,
∵F
浮=ρ
海水gV
排,水的密度ρ
水不變,
∴受到的浮力不變;
∵P=ρ
海水gh,潛水器所處深度h增大,
∴受到的壓強變大.
②把壓縮空氣壓入潛水器的壓力艙,將海水排出,潛水器自重G減小,當F
浮>G時,潛水器上;
打開壓力艙的閥門,讓海水進入壓力艙內,潛水器自重G增大,當F
浮<G時,潛水器下沉;
當F
浮=G時,潛水器懸浮,可以停留在任何深度;
由此可見,潛水器能夠上浮和下沉是通過改變自重來實現的.
(2)當“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器下潛到3000m深處時,海水產生的壓強:
P=ρ
水gh=1.03×10
3kg/m
3×10N/kg×3000m=3.09×10
7Pa;
∵P=

∴載人艙表面0.2m
2的面積上將承受海水多大的壓力:
F=PS=3.09×10
7Pa×0.2m
2=6.18×10
6N;
(3)“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器的總體積約為84m
3,潛水器懸浮于海水中時,它所受到的浮力是:
F
浮=ρ
海水gV
排=1.03×10
3kg/m
3×10N/kg×84m
3=8.652×10
5N,
因為懸浮,所以潛水器的總重力等于浮力,即G=F
浮=8.652×10
5N,
∵G=mg,
∴潛水器的總質量:
m=

=

=8.652×10
4kg
故答案為:(1)不斷變大;保持不變;改變自身重力;
(2)當“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器下潛到3000m深處時,載人艙表面0.2m
2的面積上將承受壓力為6.18×10
6N;
(3)當“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器懸浮于海水中時,它所受到的浮力是8.652×10
5N;此時它的總質量是8.652×10
4kg.
點評:(1)考查了學生對液體壓強公式、阿基米德原理和物體浮沉條件的掌握和運用,知道潛水器自身體積不變(排開水的體積不變、受浮力不變)是本題的關鍵.
(2)熟練掌握壓強和浮力的計算公式是解決計算部分的關鍵,數據計算過程中要認真仔細.