Question

17．閱讀短文探海神器--“蛟龍”號(hào)
目前，“蛟龍”號(hào)具備了在全球99.8%的海洋深處開(kāi)展科學(xué)研究、資源勘探的能力．部分參數(shù)如表表格．

“蛟龍”號(hào)部分參數(shù)
自身質(zhì)量	22噸
最大荷載	240公斤
載人	限3人
最大速度	25海里/小時(shí)
巡航速度	1海里/小時(shí)
最大工作設(shè)計(jì)深度	7000米
正常在水下工作時(shí)間	12小時(shí)

新技術(shù)突破--高速水聲通信技術(shù)
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(shí)長(zhǎng)、復(fù)雜環(huán)境中有效提取信號(hào)難等嚴(yán)重缺陷，“蛟龍”號(hào)潛入深海數(shù)千米，如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊是個(gè)重要難題．中國(guó)科學(xué)院研發(fā)了具有世界先進(jìn)水平的高速水聲通信技術(shù)--利用通信聲吶進(jìn)行水下通信聯(lián)絡(luò)，成功解決了這一難題．通信聲吶是由發(fā)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(fā)射機(jī)產(chǎn)生的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)，也可以將接收機(jī)接收的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)．
新技術(shù)突破二--大容量充油銀鋅蓄電池
“蛟龍”號(hào)搭載的是我國(guó)自主研發(fā)的、儲(chǔ)存電能超過(guò)110千瓦時(shí)的大容量充油銀鋅蓄電池，該電池的蓄電能力為美國(guó)同類潛水器蓄電池的2倍，成功解決了“蛟龍”號(hào)正常水下工作時(shí)間長(zhǎng)，但又不能攜帶太重蓄電池的困難．
新技術(shù)突破三--懸停定位和自動(dòng)航行
由于不同海域、不同深度的海水密度不同，根據(jù)測(cè)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．浮力的變化要靠壓載鐵來(lái)平衡，所謂“壓載鐵”，就是給“蛟龍”號(hào)增加重量的鐵塊．“蛟龍”號(hào)海試團(tuán)隊(duì)用周密的數(shù)學(xué)模型，能根據(jù)在不同海域測(cè)得的海水溫度、鹽度和深度等參數(shù)精確地計(jì)算下潛時(shí)所需要的“壓載鐵”重量．“蛟龍”號(hào)掛好所需壓載鐵，注水下潛，當(dāng)下潛至預(yù)定深度時(shí)，“蛟龍”號(hào)能克服自身晃動(dòng)、海底洋流等內(nèi)外干擾，通過(guò)適時(shí)拋掉一定數(shù)量的壓載鐵，利用相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)懸停．此外，“蛟龍”號(hào)還具備自動(dòng)定向、定高、定深三大功能，能夠在復(fù)雜環(huán)境中自動(dòng)航行，在已公開(kāi)的消息中，尚未有國(guó)外深潛器具備類似功能．當(dāng)完成工作后，潛航員再拋掉適量的壓載鐵，實(shí)現(xiàn)上浮，可見(jiàn)，無(wú)論是下潛，懸停，還是上浮，壓載鐵的作用都是巨大的．
（1）換能器可實(shí)現(xiàn)電信號(hào)與聲信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換．
（2）潛艇下潛深度一般是幾百米，而“蛟龍”號(hào)下潛深度一般是幾千米，“蛟龍”號(hào)在深海中必須通過(guò)拋掉壓載鐵實(shí)現(xiàn)上浮，而不是像潛艇那樣采用排水的方法實(shí)現(xiàn)上浮，請(qǐng)寫(xiě)出可能的原因及你的理由：蛟龍“號(hào)下潛到7000米深度時(shí)其受到的海水壓強(qiáng)非常大，艙內(nèi)的海水需要很大的壓強(qiáng)才能排出艙外，所以不能像潛艇那樣采用排水的方法實(shí)現(xiàn)上�。�
（3）請(qǐng)估算“蛟龍”號(hào)的體積大小，并寫(xiě)出估算過(guò)程．（保留整數(shù)）

Answer 1

分析 （1）換能器一般用壓電陶瓷材料制成，可將發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)，也可以將接收機(jī)接收的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)．
（2）根據(jù)“蛟龍”號(hào)在深海中下潛深度的壓強(qiáng)特點(diǎn)分析；
（3）利用“蛟龍”號(hào)的總重力，由于蛟龍”號(hào)下潛到一定深度時(shí)時(shí)處于懸浮狀態(tài)，利用懸浮條件和阿基米德原理即可求出體積大�。�

解答 解：
（1）由材料可知：換能器一般用壓電陶瓷材料制成，可將發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)，也可以將接收機(jī)接收的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；所以換能器可實(shí)現(xiàn)電信號(hào)與聲信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換；
（2）由于在7000米深的海水密度變成每立方米1059公斤，則“蛟龍“號(hào)下潛到7000米深度時(shí)其受到的海水壓強(qiáng)非常大，艙內(nèi)的海水需要很大的壓強(qiáng)才能排出艙外，所以不能像潛艇那樣采用排水的方法實(shí)現(xiàn)上�。�
（2）由于“蛟龍”號(hào)下潛到一定深度時(shí)處于懸浮狀態(tài)，
根據(jù)懸浮條件可知：F_浮=G=mg=22000kg×10N/kg=2.2×10⁵N，
根據(jù)阿基米德原理可得，“蛟龍”號(hào)體積：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.2×1{0}^{5}N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=22m³．
故答案為：（1）電；聲；
（2）“蛟龍“號(hào)下潛到7000米深度時(shí)其受到的海水壓強(qiáng)非常大，艙內(nèi)的海水需要很大的壓強(qiáng)才能排出艙外，所以不能像潛艇那樣采用排水的方法實(shí)現(xiàn)上�。�
（3）“蛟龍”號(hào)體積為22m³．

點(diǎn)評(píng) 本題是材料題，考查學(xué)生的閱讀分析能力和阿基米德原理的應(yīng)用，本題目的是增強(qiáng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情．