图3甲是使用汽车打捞水下重物的示意图,汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物,在整个打捞过程中,汽车以恒定的速度v=0.2m/s向右运动。图3乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t变化的图像。设t=0时汽车开始提升重物,忽略水的阻力和滑轮的摩擦,g取10N/kg。求:
(1)圆柱形重物的质量;
(2)圆柱形重物的密度;
(3)打捞前,圆柱形重物上表面所收的水的压力。
2000年8月12日,在巴伦支海参加军事演习的俄罗斯北方舰队 “库尔斯克”号核潜艇(图14),意外沉没,所有舱室都灌满了海水,艇上118名官兵全部遇难。引起了国际社会的普遍关注。
已知“库尔斯克”号核潜艇的质量m=1.4×107kg,海水密度近似取作ρ水=1.0×103kg/m3,制造潜艇的材料的平均密度取作ρ船=7.0×103kg/m3,g取10 N/kg。请回答:
(1)核裂变和核聚变是大量获得核能的两种途径,核潜艇中反应堆的核能是通过哪种途径获得的?
(2)为了精确地探测到潜艇沉没的位置,在潜艇正上方海面向下发出超声波,从发出信号至接收到由潜艇反射回来的信号经历的时间t=0.146 s,如果超声波在海水中的传播速度v=1450 m/s,则潜艇沉没的实际深度h约为多大?(计算结果取整数)
(3)有人提出一种打捞“库尔斯克”号的方案,就是在潜艇周围缠满可充气的负载量大的浮力袋,若每只浮力袋的质量为50 kg,充气后的体积V0=10 m3,试估算要将 “库尔斯克”号核潜艇打捞起来,至少需用多少只浮力袋?
科技小组的同学想利用学到的浮力知识制作一个浮力秤。他们找来一个瓶身为柱状体的空饮料瓶,剪掉瓶底,旋紧瓶盖,在瓶盖系上一块质量适当的石块,然后将其倒置在水桶里,如图8 所示。使用时,只要把被测物体投入瓶中,从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。
1.在这里石块的作用是什么?试应用所学物理知识分析其中的道理。
2.这种浮力秤的质量刻度是均匀的吗?为什么?
3.经测量,该饮料瓶圆柱状部分的直径为8.0cm ,当浮力秤中不放被测物体时,水面所对位置为零刻度(如图 8 所示)。请根据图中标明的长度值,通过计算,在1 、2 、3 、4 各刻度线右侧给浮力秤标明对应的质量值。(π取3.1,最后结果只保留整数)
公共厕所自动冲洗用的水箱里有一圆柱形浮筒P,出水管口有一个圆片形盖子a,两者用短链相连(如图1)所示。若水箱的深度足够,要实现自动定时冲洗( )
A. 只要浮筒P的体积足够大
B. 只要浮筒P的质量足够小
C. 盖子a必须比浮筒轻
D. 浮筒P的横截面积必须大于盖子a的面积
一种厕所便桶水箱结构如图(图中略去了向水箱中注水的装置)。出水口上的橡胶盖是空心的,放水时它漂浮在水面上,水从出水口流出,如图(a)。随着水的流出,水面降低,直到橡胶盖盖住出水口,放水过程结束。注水过程中和注满水后,橡胶盖都盖住出水口,如图(b)。
1.请你判断,图(a)中空心橡胶盖所受的重力与它所受的浮力大小有什么关系。
2.请你说明,图(b)中为什么橡胶盖能紧紧地盖在出水口而不浮起。
3.这种装置的一个重要缺点是,每次冲便桶都要用掉一箱水。为节约用水,请你对橡胶盖做些改造,使得按下手柄时橡胶盖抬起放水,放开手柄后橡胶盖能立即盖上出水口,停止放水。