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(jì)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(jìn)行了穿越海天的對話，實現(xiàn)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(xué)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(shù)見下方表格．

“蛟龍”號部分參數(shù)
長×寬×高	8.2米×3.0米×3.4米
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
巡航速度	1海里/小時
最大工作設(shè)計深度	7000米
正常水下工作時間	12小時

這次深潛記錄的創(chuàng)造反映了“蛟龍”號高端技術(shù)的創(chuàng)新與突破．
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長、復(fù)雜環(huán)境中有效提取信號難等嚴(yán)重缺陷，“蛟龍?zhí)枴睗撊肷詈��?shù)千米，如何實現(xiàn)實時通訊是個重要難題．中國科學(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)射機產(chǎn)生的電信號轉(zhuǎn)換為聲信號，也可以將接收機接收的聲信號轉(zhuǎn)換為電信號．此次“蛟龍”與“神九”成功實現(xiàn)穿越海天對話，高速水聲通信技術(shù)功不可沒．
新技術(shù)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(fā)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(shù)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?shù)恼f法，“這次7000米級海試的試驗海域，根據(jù)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(tuán)隊用周密的數(shù)學(xué)模型，能根據(jù)在不同海域測得的海水溫度、鹽度和深度等參數(shù)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(dāng)下潛至預(yù)定深度時，“蛟龍”號能克服自身晃動、海底洋流等內(nèi)外干擾，通過適時拋掉一定數(shù)量的壓載鐵，利用相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)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(fù)雜環(huán)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(dāng)完成工作后，潛航員再拋掉適量的壓載鐵，實現(xiàn)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(yè)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(xiàn) 信號與 信號的相互轉(zhuǎn)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(xiàn)上浮，而不是像潛艇那樣采用排水的方法實現(xiàn)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(xiàn)上浮　
（2）

由于“蛟龍”號下潛到一定深度時處于懸浮狀態(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(fā)射機產(chǎn)生的電信號轉(zhuǎn)換為聲信號，也可以將接收機接收的聲信號轉(zhuǎn)換為電信號．所以，換能器可實現(xiàn)電信號與聲信號的相互轉(zhuǎn)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(xiàn)上�。�
【考點精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解阿基米德原理的相關(guān)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(guī)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(yīng)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(xiàn)浮 = G 時懸浮，F(xiàn)浮 ＜G 時下沉．物體浮沉條件的應(yīng)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．）．