某型号声呐，质量为6.6kg。其内部有两个完全相同的空腔，声呐每个空腔的侧上方都用轻薄易腐蚀材料制成的密封盖密封，密封盖质量和体积均不计，当密封盖浸泡在海水中，将逐渐被海水腐蚀，海水进入空腔导致声呐逐渐下沉。某次公海军事演习，反潜飞机向海中投入该声呐，声呐在海中静止后露出整个体积的
．此时上下空腔均没有海水进入，如图甲所示；24小时后，声呐没入海中处于悬浮状态，声呐下空腔充满海水而上空腔没有海水进入，如图乙所示；再经过24小时后，声时沉入海底，上下空腔均充满海水，如图丙所示。（已知ρ海水＝1.1×103kg/m3），
（1）图甲中，声呐所受浮力为 N；
（2）声呐整个体积为 m3；
（3）当声呐底部位于海面下100m深度时（未沉入海底），所受海水的压强为 Pa；
（4）每个空腔的体积为多少m3？
【收录时间】
2020-10-02
【知识点】
压强和浮力单元测试
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解：
（1）图甲中，声呐在海中静止后处于漂浮状态，根据漂浮条件可知浮力：
F浮＝G声呐＝m声呐g＝6.6kg×10N/kg＝66N；
（2）根据F浮＝海水V排g可得图甲中，声呐浸没在水中的体积：
V排＝
＝
＝6×10﹣3m3，
已知声呐在海中静止后露出整个体积的
，则声呐整个体积：
V＝
＝
＝8×10﹣3m3；
（3）当声呐底部位于海面下100m深度时所受的海水压强：
p＝ρ海水gh海水＝1.1×103kg/m3×10N/kg×100m＝1.1×106Pa；
（4）图乙中，声呐受到的浮力：
F浮1＝ρ海水gV排′＝ρ海水gV＝1.1×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣3m3＝88N，
根据悬浮条件可知：
G总＝F浮1＝88N，
声呐下空腔力的海水重力：
G海水＝G总﹣G声＝88N﹣66N＝22N，
根据G＝mg＝ρVg可知一个空腔的容积：
V空＝V海水＝
＝
＝2×10﹣3m3。
故答案为：（1）66；（2）8×10﹣3；（3）1.1×106Pa；（4）每个空腔的体积为2×10﹣3m3。
【分析】（1）图甲中，声呐在海中静止后处于漂浮状态，根据漂浮条件可求浮力大小；
（2）根据F浮＝海水V排g求出浸没在海水中的体积，已知声呐在海中静止后露出整个体积的．据此即可求出声呐整个体积；
（3）当潜航器下潜到最大深度时，根据p＝ρgh求出所受的海水压强；
（4）根据图乙所示，声呐在海水中悬浮，根据阿基米德原理求出产生的浮力；由于此时所受的浮力等于声呐自身重力和下空腔内的海水重力之和，据此求出下空腔力的海水的重力；根据G＝mg＝ρVg即可求出空腔的容积。
【点评】本题考查阿基米德原理和物体的漂浮特点的应用，综合性强，难度较大。
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2020-10-02
计算题
偏难
-6