Question

【題目】探海神器﹣﹣“蛟龍”號
2012年6月24日是個偉大的日子！“蛟龍”號載人潛水器深潛7020米新紀錄誕生，“神舟九號”宇宙飛船與“天宮一號”手動交會對接成功，“蛟龍”與“神九”互致祝福，進行了穿越海天的對話，實現了“可上九天攬月，可下五洋捉鱉”的偉大夢想！
目前，“蛟龍”號具備了在全球99.8%的海洋深處開展科學研究、資源勘探的能力．“蛟龍”號的形狀外觀如圖所示，部分參數見下方表格．

“蛟龍”號部分參數
長×寬×高	8.2米×3.0米×3.4米
自身質量	22噸
最大荷載	240公斤
載人	限3人
最大速度	25海里/小時
巡航速度	1海里/小時
最大工作設計深度	7000米
正常水下工作時間	12小時

這次深潛記錄的創造反映了“蛟龍”號高端技術的創新與突破．
新技術突破﹣﹣高速水聲通信技術．
電磁波在海水中傳播的距離很有限，而普通水聲傳輸又有延時長、復雜環境中有效提取信號難等嚴重缺陷，“蛟龍號”潛入深海數千米，如何實現實時通訊是個重要難題．中國科學院研發了具有世界先進水平的高速水聲通信技術﹣﹣利用通信聲吶進行水下通信聯絡，成功解決了這一難題．通信聲吶是由發射基陣和接收基陣組成，基陣又由換能器基元組成．換能器一般用壓電陶瓷材料制成，可將發射機產生的電信號轉換為聲信號，也可以將接收機接收的聲信號轉換為電信號．此次“蛟龍”與“神九”成功實現穿越海天對話，高速水聲通信技術功不可沒．
新技術突破二﹣﹣大容量充油銀鋅蓄電池
“蛟龍”號搭載的是我國自主研發的、儲存電能超過110千瓦時的大容量充油銀鋅蓄電池，該電池的蓄電能力為美國同類潛水器蓄電池的2倍，成功解決了“蛟龍”號正常水下工作時間長，但又不能攜帶太重蓄電池的困難．
新技術突破三﹣﹣懸停定位和自動航行
由于不同海域、不同深度的海水密度不同，“蛟龍”號在水中受到的浮力是變化的．按潛航員葉聰的說法，“這次7000米級海試的試驗海域，根據測量，海面海水的密度是每立方米1021公斤，而7000米深的海水密度變成每立方米1059公斤．“蛟龍”號自重22噸，算下來在7000米深度時受到的浮力大概比在海面時要大800多公斤力”（公斤力是工程中常用的力的單位，1公斤力大約等于10牛）．
浮力的變化要靠壓載鐵來平衡，所謂“壓載鐵”，就是給“蛟龍”號增加重量的鐵塊．“蛟龍”號海試團隊用周密的數學模型，能根據在不同海域測得的海水溫度、鹽度和深度等參數精確地計算下潛時所需要的“壓載鐵”重量．
“蛟龍”號掛好所需壓載鐵，注水下潛，當下潛至預定深度時，“蛟龍”號能克服自身晃動、海底洋流等內外干擾，通過適時拋掉一定數量的壓載鐵，利用相關技術實現懸停．此外，“蛟龍”號還具備自動定向、定高、定深三大功能，能夠在復雜環境中自動航行，在已公開的消息中，尚未有國外深潛器具備類似功能．當完成工作后，潛航員再拋掉適量的壓載鐵，實現上浮，可見，無論是下潛，懸停，還是上浮，壓載鐵的作用都是巨大的．
“祝愿中國載人深潛事業取得新的更大成就！祝愿我們的祖國繁榮昌盛！”，“神九”航天員景海鵬在太空向“蛟龍”號的祝賀，送出了全體中華兒女的心聲！
（1）（1）①換能器可實現 信號與 信號的相互轉換．
②潛艇下潛深度一般是幾百米，而“蛟龍”號下潛深度一般是幾千米，“蛟龍”號在深海中必須通過拋掉壓載鐵實現上浮，而不是像潛艇那樣采用排水的方法實現上浮，請寫出可能的原因及你的理由： ．
（2）請估算“蛟龍”號的體積大小．并寫出估算過程．

Answer 1

【答案】
（1）聲　；電　；在7000米深度時受到的壓強非常大，難以像潛艇那樣采用排水的方法實現上浮　
（2）

由于“蛟龍”號下潛到一定深度時處于懸浮狀態，根據懸浮條件可知：F浮=G=mg=22000kg×10N/kg=2.2×105N，

根據阿基米德原理可得：“蛟龍”號體積V=V排===22m3．

【解析】解：（1）①由材料可知：換能器一般用壓電陶瓷材料制成，可將發射機產生的電信號轉換為聲信號，也可以將接收機接收的聲信號轉換為電信號．所以，換能器可實現電信號與聲信號的相互轉換．
②由于“蛟龍”號在7000米深的海水密度變成每立方米1059公斤，則在7000米深度時受到的壓強非常大，難以像潛艇那樣采用排水的方法實現上浮；
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解阿基米德原理的相關知識，掌握阿基米德原理：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力．這個規律叫做阿基米德原理，即 F浮= G排 =ρ液gv排，以及對物體的浮沉條件及其應用的理解，了解物體的浮沉條件：浸沒在液體中的物體 F浮＞G 時上浮，F浮 = G 時懸浮，F浮 ＜G 時下沉．物體浮沉條件的應用舉例：（1）輪船（2）潛水艇（3）氣球（4）飛艇、熱氣（5）密度計（密度計的刻度是從上到下刻度變大，刻度不均勻，且刻度無單位．）．