初中物理力的合成与应用解答题

2020年11月10日，中国"奋斗者"号载人潜水器在"地球第四极"--马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10909米，创造了中国载人深潜的新纪录。本次万米深潜任务成功的一大亮点是采用了许多自主研发的国产新材料。

（1）"奋斗者"号采用的钛合金材料强度高、韧性好、耐腐蚀，与下列哪种材料类型相同？ 　　。

A．	①塑料
B．	②不锈钢
C．	③玻璃

（2）"奋斗者"号下潜时，外部携带了4块压载铁，总质量将近2吨。压载铁被悬挂的模型如图所示。试计算4块压载铁水下浸没时对"奋斗者"号的作用力约为多少？（压载铁的密度近似为 $8\times {10}^3$ 千克 $/$ 米 ${}^3$ ，海水的密度近似为水的密度）

（3）完成水下作业之后，"奋斗者"号抛去压载铁上浮，为了使"奋斗者"号在深海有足够大的浮力返航，采用了一种新的固体浮力材料，由大量纳米级大小的空气玻璃微珠组成。为了满足设计需求，该材料需要具备怎样的性质？ 　　（答出一点即可）。

航天迷小伟利用自制降落伞模拟返回舱的降落过程。将带有降落伞的重物从高处释放，速度增大至 $10m/s$ 时打开降落伞，重物开始减速下落。重物从释放到落地共用时 $4s$ ，其 $v-t$ 图象如图所示，落地前最后 $2s$ 重物的运动可视为匀速运动。打开降落伞后，降落伞和重物受到的空气阻力 $f$ 与速度 $V$ 满足关系 $f=k{v}^2$ ， $k$ 为定值。降落伞和重物的总质量为 $7.5\mathit{kg}$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$ ：求：

（1）落地前最后 $2s$ 降落伞和重物的总重力的功率；

（2）刚开始减速时降落伞和重物受到的合外力大小。

理论上分析：浸在液体中的物体受到的浮力就是液体对物体表面压力的合力。如图所示，一个底面积为 $S$ ，高为 $h$ 的长方形浸没在密度为 $\rho$ 的液体中。

（1）分析该物体侧面所受液体压力的合力 $F_{合1}$ ；

（2）求出该物体底面所受液体压力的合力 $F_{合2}$ ；

（3）结合以上结果，说明该理论分析与阿基米德原理的表述是一致的。