题目

【物理】某舰队荣威号潜水艇的艇壳是用高强度的特种钢板制造,最大下潜深度可达350m.
潜水艇的总体积为1.5x10*3kg/m³,艇内两侧有水舱,通过改变水舱中的气压可将水吸入或排出.其从长江入海口潜行至大海某处深300米的地方执行任务.（长江入海口处江水密度为1.01x10*3kg/m³,海水密度为1.03x10*3kg/m³,g取10N,标准大气压为1.0x10*5Pa.
问：（1）从长江入海口潜行至执行任务的地点,潜水艇要吸入多少质量的水?
（2）在大海某处深300米的地方执行完任务,潜水艇水舱中最小应该充入多大的气压才能使潜水艇上浮?

提问时间：2021-03-31

答案

1）为了让潜水艇在海水中仍保持悬浮状态,需要吸入水.悬浮状态时,潜水艇所受浮力等于潜水艇的重力,入海后潜水艇所受浮力=长江入海口潜水艇所受浮力（原来的重）+水的重力
因为浸没,所以V排=V=1.5×10³m³
设潜水艇要吸入x千克的水
ρ海水V排g=ρ江水V排g+m水g
代入得1.03×10³kg/m³×1.5×10³m³×10kg/N=1.01x10³kg/m³×1.5×10³m³×10kg/N+m×10kg/N
算的时候常数g什么的都可以撇去
最后算得m=3×10^4kg
即潜水艇要吸入3×10^4千克的水.
2）为了使潜水艇上浮,必须使它的重力小于它所受的浮力,即充入的气压应该能把水压出
p=p0+p水=p0+ρ海水gh=1.0x10^5Pa+1.03×10³kg/m³×10N/kg×300m=3.19×10^6Pa
答：潜水艇水舱中最小应该充入3.19×10^6Pa的气压才能使潜水艇上浮.