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(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(shí)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
正常在水下工作時間	12小時

這次深潛紀(jì)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”號潛入深海數(shù)千米，如何實(shí)現(xiàn)實(shí)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(jī)產(chǎn)生的電信號轉(zhuǎn)換為聲信號，也可以將接收機(jī)接收的聲信號轉(zhuǎn)換為電信號。此次“蛟龍”與“神九”成功實(shí)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”

“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(shí)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(shí)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！

⑴換能器可實(shí)現(xiàn) 信號與 信號的相互轉(zhuǎn)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(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(qiáng)太大，利用排水法很難將水排出艙外。

（3）船的質(zhì)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(fā)射機(jī)產(chǎn)生的電信號轉(zhuǎn)換為聲信號，也可以將接收機(jī)接收的聲信號轉(zhuǎn)換為電信號。故換能器可實(shí)現(xiàn)聲信號與電信號的相互轉(zhuǎn)換；（2）潛水艇靠排水或進(jìn)水來改變自身重力來實(shí)現(xiàn)浮與沉的，而蛟龍?zhí)柺遣扇�拋掉壓載鐵實(shí)現(xiàn)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(qiáng)不同，深度越深壓強(qiáng)越大，故排水越困難，所以當(dāng)下潛幾千米時，排水需要的壓強(qiáng)將非常大，在技術(shù)上也是一個難題，故蛟龍?zhí)柌捎脪伒魤狠d鐵實(shí)現(xiàn)上浮的原因是幾千米的海底水的壓強(qiáng)太大，利用排水法很難將水排出艙外。

（3）蛟龍?zhí)栐谙聺摗�懸浮、上浮是靠壓載鐵實(shí)現(xiàn)的，故設(shè)計時數(shù)據(jù)最接近懸浮條件，所以船的質(zhì)量為22t，，在水中懸浮，