Question

【題目】閱讀《探海神器——“蛟龍”號》，回答題。

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
正常在水下工作時間	12小時

這次深潛紀錄的創造反映了“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”

“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！

⑴換能器可實現 信號與 信號的相互轉換．

⑵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： 。

(3)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 （2）幾千米的海底水的壓強太大，利用排水法很難將水排出艙外。

（3）船的質量為22t，，在水中懸浮，

【解析】

試題分析：（1）提意中有：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。故換能器可實現聲信號與電信號的相互轉換；（2）潛水艇靠排水或進水來改變自身重力來實現浮與沉的，而蛟龍號是采取拋掉壓載鐵實現上浮，是因為他們下潛的深度不同，而深度不同時最主要的不同是壓強不同，深度越深壓強越大，故排水越困難，所以當下潛幾千米時，排水需要的壓強將非常大，在技術上也是一個難題，故蛟龍號采用拋掉壓載鐵實現上浮的原因是幾千米的海底水的壓強太大，利用排水法很難將水排出艙外。

（3）蛟龍號在下潛、懸浮、上浮是靠壓載鐵實現的，故設計時數據最接近懸浮條件，所以船的質量為22t，，在水中懸浮，