2015年1月我国自行设计的“蛟龙号载人潜水器对印度洋进行深海探矿.海底高精度地形测量．“蛟龙号的外壳选择了钛合金板作主材.其主要技术参数如下表．蛟龙号挂有适当数量的压载铁.可通过改变压载铁的数量.来控制其下沉或上浮．并采用科学家们研发的具有世界先进水平的高速水声通信技术.即声纳通信．自身体积/m350.46最大速度/节25自身质量/kg2.2� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

8．2015年1月我国自行设计的“蛟龙号”载人潜水器（如图甲）对印度洋进行深海探矿、海底高精度地形测量．“蛟龙号”的外壳选择了钛合金板作主材，其主要技术参数如下表．蛟龙号挂有适当数量的压载铁，可通过改变压载铁的数量，来控制其下沉或上浮．并采用科学家们研发的具有世界先进水平的高速水声通信技术，即声纳通信．

自身体积/m³	50.46	最大速度/节	25
自身质量/kg	2.2×10⁴	最大载荷（不包括乘员体重）/kg	220
最大下潜深度/m	7000	乘员人数（每人体重不超过80kg）	3

“蛟龙号”的电源是由多节充油银锌蓄电池串联而成．这种电源的“比能量”约为14kw•h/kg，“比能量”是指电池单位质量所输出的电能．每节这种蓄电池的放电电压随时间的变化规律如图乙，可以用60A的电流连续放电13h．
（1）在深海工作区内，“蛟龙号”与海面上工作人员联系时采用了电磁波传递信息．
（2）“蛟龙号”的外壳选择钛合金板，这主要是因为这种材料具有较大硬度．
（3）加速下沉的“蛟龙号”，若在经过某一密度均匀的海水区域时，迅速抛掉部分压载铁，使其所受浮力等于重力，不计水的阻力，则其将C
A．继续加速下沉 B．减速下沉 C．匀速下沉 D．立即静止
（4）“蛟龙号”采用“深潜器无动力下潜上浮技术”，它是靠改变自身重力来实现浮沉．当它悬停在工作区时，“蛟龙号”自身所受的浮力为5.046×10⁵N．（设海水的密度ρ_水=1×10³kg/m³，g取10N/kg）
（5）“蛟龙号”工作时，需要的总能量约为112kW•h．则其电源的质量约为8kg，为了对“蛟龙号”正常供电，串联的蓄电池不得少于90节．
（6）“蛟龙号”完成任务，乘员取出载荷上岸后，“蛟龙号”漂浮在海面上，由起重装置将其匀速竖直吊离水面，起重装置起吊拉力的功率随时间变化的图象如图丙所示，图丙中P₂=2P₁．t₁时刻“蛟龙号”的排水体积11m³ （不考虑水的阻力，g取10N/kg）．

分析（1）在海水中常用超声波传递信息；
（2）液体压强随深度的增加而增大，钛合金硬度大才能承受巨大的水压；
（3）不计水的阻力，所受浮力等于重力，受的是平衡力，物体将做匀速运动；
（4）“蛟龙号”是靠改变自身重力来实现浮沉的，利用阿基米德原理可计算其所受浮力的大小．
（5）根据蓄电池的比能量求出蓄电池的质量；根据W=UIt一节蓄电池的电能，再求出蓄电池的节数；
（6）设在t₁、t₂时刻起重装置对探测器的拉力分别为F₁、F₂，探测器的速度为v，在t₁、t₂时刻，对探测器进行受力分析，得出F₁和F₂的大小，而P₂=2P₁，据此求出t₁时刻受到的浮力，再根据阿基米德原理求t₁时刻“蛟龙号”的排水体积．

解答解：（1）“蛟龙号”深海潜水器在海水里与海面上的母船传递声音、图象、文字等信息，是利用水声通信系统发出的超声波；
（2）液体压强随深度的增加而增大，要克服深海海水产生的巨大压强，所选的材料必须有很强的硬度，而钛合金板就属于硬度大，稳定性强的材料；
（3）抛掉部分压载铁，使其所受浮力等于重力，不计水的阻力，受的是平衡力，它将保持原状态做匀速下沉运动；故选C；
（4）“蛟龙号”采用“深潜器无动力下潜上浮技术”，它是靠改变自身重力来实现浮沉．
当它悬停在工作区时，“蛟龙号”自身所受的浮力为：
F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×50.46m³=5.046×10⁵N；
（5）电源的质量m=$\frac{112kW•h}{14kW•h/kg}$=8kg；
一节蓄电池的能量：W₁=UIt=1.6V×60A×13×3600s=4.5×10⁶J，
蓄电池的节数=$\frac{W}{{W}_{1}}$=$\frac{112×3.6×1{0}^{6}J}{4.5×1{0}^{6}J}$≈90（节）
（6）设在t₁、t₂时刻起重装置对探测器的拉力分别为F₁、F₂，探测器的速度为v，
t₁时刻，探测器：F₁+F_浮=mg，可得F₁=mg-F_浮，
t₂时刻，探测器：F₂=mg，
由题知，P₂=2P₁，
即：F₂v=2F₁v，
则F₂=2F₁，
所以mg=2（mg-F_浮）
F_浮=$\frac{1}{2}$mg=$\frac{1}{2}$×22×10³kg×10N/kg=1.1×10⁵N，
因为F_浮=ρ_水V_排g，
所以V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.1×1{0}^{5}N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=11m³．
故答案为：（1）超声波；（2）硬度；（3）C；（4）自身重力；5.046×10⁵；（5）8；90；（6）11．