【題目】如圖為一種自帶動(dòng)力設(shè)備的“鋼鐵俠”潛水服,質(zhì)量為240kg,最大潛水深度為330m,推進(jìn)器最大功率為5kW,可幫助潛水員在水中朝各個(gè)方向自由移動(dòng),一質(zhì)量為60kg的潛水員穿著該潛水服進(jìn)行水下作業(yè),海水密度為1.0×103kg/m3 , g=10N/kg.求:

(1)水下300m處潛水服表面1cm2的面積上受到的海水壓力多大?
(2)若推進(jìn)器以最大功率工作1h,推進(jìn)器做了多少功?
(3)潛水員懸浮在水中時(shí),排開水的體積為0.25m3 , 推進(jìn)器的推力多大?

【答案】
(1)解:水下300m處潛水服表面受到的海水壓強(qiáng):

p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×300m=3×106Pa,

由p= 可得,1cm2的面積上受到的海水壓力:

F=pS=3×106Pa×1×104m2=300N


(2)解:由P= 可得,推進(jìn)器做的功:

W=Pt=5×103W×3600s=1.8×107J


(3)解:潛水員受到的浮力:

F=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.25m3=2500N,

潛水員的總重力:

G=mg=(60kg+240kg)×10N/kg=3000N,

因潛水員懸浮在水中時(shí)處于平衡狀態(tài),且F<G,

所以,推進(jìn)器推力的方向向上,

由三力平衡可得:F+F=G,

則推進(jìn)器推力F=G﹣F=3000N﹣2500=500N


【解析】(1)根據(jù)p=ρgh求出水下300m處潛水服表面受到的海水壓強(qiáng),根據(jù)F=pS求出1cm2的面積上受到的海水壓力;(2)根據(jù)W=Pt求出推進(jìn)器以最大功率工作1h做的功;(3)根據(jù)阿基米德原理求出潛水員受到的浮力,根據(jù)G=mg求出重力,潛水員懸浮在水中時(shí)處于平衡狀態(tài),比較浮力和重力的大小判斷推進(jìn)器推力的方向,根據(jù)三力平衡求出推進(jìn)器的推力.
【考點(diǎn)精析】通過靈活運(yùn)用壓強(qiáng)的大小及其計(jì)算和液體的壓強(qiáng)的計(jì)算,掌握壓強(qiáng)的計(jì)算公式及單位:公式:p =F/s ,p表示壓強(qiáng),F(xiàn)表示壓力,S表示受力面積壓力的單位是 N,面積的單位是 m2, 壓強(qiáng)的單位是 N/m2,叫做帕斯卡,記作Pa .1Pa=1N/m2.(帕斯卡單位很小,一粒平放的西瓜子對(duì)水平面的壓強(qiáng)大約為20Pa);液體內(nèi)部壓強(qiáng)的公式:p=ρgh ρ指密度,單位kg/m3,g=9.8N/kg, h指深度,單位:m,壓強(qiáng)單位(Pa) 注意:h 指液體的深度,即某點(diǎn)到液面的距離即可以解答此題.

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(1)由圖乙可知,當(dāng)環(huán)境溫度為40℃時(shí),熱敏電阻阻值為_______ Ω。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí),繼電器的磁性將________(均選填“增大”、“減小”或“不變”)。

(2)圖甲中警鈴的接線柱C應(yīng)與接線柱________相連,指示燈的接線柱D應(yīng)與接線柱________ 相連(均選填“A”或 “B”)。

(3)圖甲中線圈下端P的磁極是________ 極(選填“N”或“S”)。

(4)請(qǐng)計(jì)算說明,環(huán)境溫度在什么范圍內(nèi)時(shí),警鈴報(bào)警____________。

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