Question

【题目】探海神器﹣﹣“蛟龙”号
2012年6月24日是个伟大的日子！“蛟龙”号载人潜水器深潜7020米新纪录诞生，“神舟九号”宇宙飞船与“天宫一号”手动交会对接成功，“蛟龙”与“神九”互致祝福，进行了穿越海天的对话，实现了“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”的伟大梦想！
目前，“蛟龙”号具备了在全球99.8%的海洋深处开展科学研究、资源勘探的能力．“蛟龙”号的形状外观如图所示，部分参数见下方表格．

“蛟龙”号部分参数
长×宽×高	8.2米×3.0米×3.4米
自身质量	22吨
最大荷载	240公斤
载人	限3人
最大速度	25海里/小时
巡航速度	1海里/小时
最大工作设计深度	7000米
正常水下工作时间	12小时

这次深潜记录的创造反映了“蛟龙”号高端技术的创新与突破．
新技术突破﹣﹣高速水声通信技术．
电磁波在海水中传播的距离很有限，而普通水声传输又有延时长、复杂环境中有效提取信号难等严重缺陷，“蛟龙号”潜入深海数千米，如何实现实时通讯是个重要难题．中国科学院研发了具有世界先进水平的高速水声通信技术﹣﹣利用通信声呐进行水下通信联络，成功解决了这一难题．通信声呐是由发射基阵和接收基阵组成，基阵又由换能器基元组成．换能器一般用压电陶瓷材料制成，可将发射机产生的电信号转换为声信号，也可以将接收机接收的声信号转换为电信号．此次“蛟龙”与“神九”成功实现穿越海天对话，高速水声通信技术功不可没．
新技术突破二﹣﹣大容量充油银锌蓄电池
“蛟龙”号搭载的是我国自主研发的、储存电能超过110千瓦时的大容量充油银锌蓄电池，该电池的蓄电能力为美国同类潜水器蓄电池的2倍，成功解决了“蛟龙”号正常水下工作时间长，但又不能携带太重蓄电池的困难．
新技术突破三﹣﹣悬停定位和自动航行
由于不同海域、不同深度的海水密度不同，“蛟龙”号在水中受到的浮力是变化的．按潜航员叶聪的说法，“这次7000米级海试的试验海域，根据测量，海面海水的密度是每立方米1021公斤，而7000米深的海水密度变成每立方米1059公斤．“蛟龙”号自重22吨，算下来在7000米深度时受到的浮力大概比在海面时要大800多公斤力”（公斤力是工程中常用的力的单位，1公斤力大约等于10牛）．
浮力的变化要靠压载铁来平衡，所谓“压载铁”，就是给“蛟龙”号增加重量的铁块．“蛟龙”号海试团队用周密的数学模型，能根据在不同海域测得的海水温度、盐度和深度等参数精确地计算下潜时所需要的“压载铁”重量．
“蛟龙”号挂好所需压载铁，注水下潜，当下潜至预定深度时，“蛟龙”号能克服自身晃动、海底洋流等内外干扰，通过适时抛掉一定数量的压载铁，利用相关技术实现悬停．此外，“蛟龙”号还具备自动定向、定高、定深三大功能，能够在复杂环境中自动航行，在已公开的消息中，尚未有国外深潜器具备类似功能．当完成工作后，潜航员再抛掉适量的压载铁，实现上浮，可见，无论是下潜，悬停，还是上浮，压载铁的作用都是巨大的．
“祝愿中国载人深潜事业取得新的更大成就！祝愿我们的祖国繁荣昌盛！”，“神九”航天员景海鹏在太空向“蛟龙”号的祝贺，送出了全体中华儿女的心声！
（1）（1）①换能器可实现 信号与 信号的相互转换．
②潜艇下潜深度一般是几百米，而“蛟龙”号下潜深度一般是几千米，“蛟龙”号在深海中必须通过抛掉压载铁实现上浮，而不是像潜艇那样采用排水的方法实现上浮，请写出可能的原因及你的理由： ．
（2）请估算“蛟龙”号的体积大小．并写出估算过程．

Answer 1

【答案】
（1）声　；电　；在7000米深度时受到的压强非常大，难以像潜艇那样采用排水的方法实现上浮　
（2）

由于“蛟龙”号下潜到一定深度时处于悬浮状态，根据悬浮条件可知：F浮=G=mg=22000kg×10N/kg=2.2×105N，

根据阿基米德原理可得：“蛟龙”号体积V=V排===22m3．

【解析】解：（1）①由材料可知：换能器一般用压电陶瓷材料制成，可将发射机产生的电信号转换为声信号，也可以将接收机接收的声信号转换为电信号．所以，换能器可实现电信号与声信号的相互转换．
②由于“蛟龙”号在7000米深的海水密度变成每立方米1059公斤，则在7000米深度时受到的压强非常大，难以像潜艇那样采用排水的方法实现上浮；
【考点精析】解答此题的关键在于理解阿基米德原理的相关知识，掌握阿基米德原理：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力．这个规律叫做阿基米德原理，即 F浮= G排 =ρ液gv排，以及对物体的浮沉条件及其应用的理解，了解物体的浮沉条件：浸没在液体中的物体 F浮＞G 时上浮，F浮 = G 时悬浮，F浮 ＜G 时下沉．物体浮沉条件的应用举例：（1）轮船（2）潜水艇（3）气球（4）飞艇、热气（5）密度计（密度计的刻度是从上到下刻度变大，刻度不均匀，且刻度无单位．）．