Question

5．人民網(wǎng)北京8月26日報道，我國第一臺自行設計、自主集成研制的“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器3000米級海試日前在我國南海試驗取得成功．標志著我國繼美、法、俄、日之后成為第五個掌握3500米以上大深度載人深潛技術的國家．“蛟龍?zhí)枴睗撍�器的技術特點．一是在世界上同類型的載人潛水器中具有最大下潛深度--7000米，這意味著該潛水器可在占世界海洋面積99.8%的廣闊海域使用；二是具有針對作業(yè)目標穩(wěn)定的懸停定位能力，這為該潛水器完成高精度作業(yè)任務提供了可靠保障；三是具有先進的水聲通信和海底微地形地貌探測能力，可以高速傳輸圖象和語音，探測海底的小目標．四是配備多種高性能作業(yè)工具，確保載人潛水器在特殊的海洋環(huán)境或海底地質(zhì)條件下完成保真取樣和潛鉆取芯等復雜任務．（ρ_海水=1.03×10³千克/米³、g=10N/Kg、v_{海水中聲音}=1450米/秒）
試求：（1）“蛟龍?zhí)枴钡捏w積為15米³、則它在3759米深的海水中受到的浮力多大？
（2）“蛟龍?zhí)枴碧幱趹腋�狀態(tài)時的質(zhì)量大約是多少？
（3）“蛟龍?zhí)枴边_到設計深度時如果聲音信號通過海水傳到海面所需的時間？
（4）你認為“蛟龍?zhí)枴边�可以用什么來傳輸聲音、圖象信號？試分析其優(yōu)缺點？

Answer 1

分析 （1）已知潛艇的體積，完全浸沒時排開水的體積等于自身的體積，根據(jù)公式F_浮=ρ_海水gV_排可求受到的浮力；
（2）已知“蛟龍?zhí)枴碧幱趹腋�狀態(tài)，根據(jù)懸浮條件即可求出重力，利用m=$\frac{G}{g}$求質(zhì)量；
（3）已知深度和聲音信號在海水中傳播速度，利用公式t=$\frac{s}{v}$可求所需的時間；
（4）知道利用電磁波可以傳輸聲音、圖象信號，但海水能導電，電磁波在海水中傳播時衰減很快，電磁波在海水中的傳播距離較小．

解答 解：（1）由于它在3759米深的海水中處于浸沒狀態(tài)，則V_排=V_物=15m³；
所以所受浮力F_浮=ρ_海水gV_排=1.03×10³×10N/kg×15m³=1.545×10⁵N；
（2）根據(jù)懸浮條件可知：重力G=F_浮=1.545×10⁵N；
則質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{1.545×{10}^{5}N}{10N/kg}$=1.545×10⁴kg．
（3）設計深度h=7000m，
由v=$\frac{s}{t}$得聲音信號通過海水傳到海面所需的時間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{7000m}{1450m/s}$≈4.83s．
（4）電磁波既可以傳遞圖象信號，也可以傳遞聲音信號，所以“蛟龍?zhí)枴边�可以用電磁波傳輸聲音、圖象信號；但由于海水導電，電磁波在海水中傳播距離有限，所以“蛟龍?zhí)枴鄙詈�潛水器在海水里與海面上的母船傳遞聲音、圖象、文字等信息，是利用水聲通信系統(tǒng)發(fā)出的聲波，而不是電磁波．
答：（1）“蛟龍?zhí)枴钡捏w積為15米³、則它在3759米深的海水中受到的浮力為1.545×10⁵N；
（2）“蛟龍?zhí)枴碧幱趹腋�狀態(tài)時的質(zhì)量大約是1.545×10⁴kg．
（3）“蛟龍?zhí)枴边_到設計深度時聲音信號通過海水傳到海面所需的時間是4.83s．
（4）“蛟龍?zhí)枴边�可以用電磁波來傳輸聲音、圖象信號；
缺點是：海水導電，電磁波在海水中傳播距離有限；

點評 本題以“蛟龍?zhí)枴睗撍�器潛水為背景考查了求：平均速度、海水壓強、潛水器的體積，浮力，考查的點較多，是一道中檔題電磁波在海水中的衰減很快，傳播距離有限，常用聲波在海水中傳遞信息