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菁優(yōu)網(wǎng)閱讀《深海勇士》,回答問題。
深海勇士
深海勇士號載人潛水器簡稱“深海勇士”,是中國第二臺深海載人潛水器(如圖所示),它的作業(yè)能力達(dá)到水下4500米。潛水器取名深海勇士,寓意是希望憑借它的出色發(fā)揮,像勇士一樣探索深海的奧秘。
深海下潛,水下壓強會隨著深度增加而增大,而載人艙是潛水器的心臟,一般會做成球形(如圖所示)。要保證艙里潛航員的安全,球艙的薄厚、尺寸、性能、甚至圓度都有嚴(yán)苛的要求,容不得半點的馬虎和疏漏。深海勇士的載人艙由鈦合金制成,而鈦合金焊接工藝難度極高,此前只有俄羅斯掌握,現(xiàn)在,我國也獨立掌握了此項技術(shù)。深海裝備所用固體浮力材料是海洋勘察及深海工程中極為關(guān)鍵的核心材料,固體浮力材料實質(zhì)上是一種低密度、高強度的多孔結(jié)構(gòu)材料,屬復(fù)合材料。為提供盡可能大的浮力,固體浮力材料密度達(dá)到了0.4~0.6g/cm3,耐壓強度則在40M~100MPa。潛水器里有比水重的鈦合金材料,也有比水輕的浮力材料,這樣,就能夠達(dá)到一個“平衡”的狀態(tài),進行比較自如的航行操作,并且非常節(jié)約能源。深海勇士是通過壓載水箱和部分壓載來實現(xiàn)在海中的無動力下潛和上浮的。它開始是浮在水面上的,通過對內(nèi)部的壓載水箱注水,使得其自身重量增加從而開始下潛。深海勇士的壓載水箱大約可以注入1m3海水,注滿后就開始以每分鐘50m左右的速度下潛。當(dāng)深海勇士接近指定的作業(yè)深度時,它就會拋棄攜帶的下潛壓載,從而懸浮在水中。完成作業(yè)后,它拋棄上浮壓載,實現(xiàn)無動力上浮。
在擁有7000米級作業(yè)深潛器之后,為何還要研制4500米級作業(yè)潛水器?這是出于海洋科學(xué)考察、勘探和開發(fā)海洋資源的需要。海底蘊藏著豐富的資源,已探明的錳結(jié)核、熱液硫化物、天然氣水合物等的儲量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過陸地,有數(shù)不清的秘密和寶藏等待人類去發(fā)現(xiàn)。當(dāng)前國際深??茖W(xué)前沿的熱液硫化物一般分布于2000米到3000米之間,而4500米的設(shè)計深度就可以滿足大部分深海科學(xué)研究,這是一個更為經(jīng)濟實用的選擇;另外,我國4500米載人作業(yè)潛水器國產(chǎn)化率已達(dá)到92%至95%,這不但極大降低了運行成本,也提升了其可靠性。
同時,中國萬米級載人潛水器的研制也正有條不紊地進行著,預(yù)計將在2020年完成研制。萬米級載人潛水器建成投入使用后,將會創(chuàng)造新的“中國深度”!
根據(jù)上述材料,回答下列問題。
(1)固體浮力材料的特點是
低密度
低密度
。(寫出一條即可)
(2)深海勇士的無動力下潛和上浮過程是通過改變
自身重力
自身重力
實現(xiàn)的。
(3)請你預(yù)測一下深海勇士無動力下潛60分鐘時,它距離海平面的深度大約為
3000
3000
m,你預(yù)測的依據(jù)是
深海勇士注滿后下潛的速度約為每分鐘50m左右
深海勇士注滿后下潛的速度約為每分鐘50m左右
。

【答案】低密度;自身重力;3000;深海勇士注滿后下潛的速度約為每分鐘50m左右
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:19引用:1難度:0.7
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    a.根據(jù)阿基米德原理及物體漂浮條件,推導(dǎo)出密度計在純水中浸沒的深度h的表達(dá)式。
    b.根據(jù)h的表達(dá)式,測量這支密度計自身的某些物理量,算出密度計在純水中浸沒的深度。在管上面畫上純水的密度值線A(如圖乙)。
    c.把密度計放入純水中,驗證刻度線A的位置是否準(zhǔn)確。
    請你根據(jù)上述的內(nèi)容完成下列問題:
    設(shè)純水密度為ρ,裝了鉛丸的玻璃管總質(zhì)量為m,玻璃管底面直徑為d.請用本題的物理量符號表示步驟a中的表達(dá)式h=
     
    (可能用到的數(shù)學(xué)公式:圓柱體體積V=Sh,圓的面積S=
    π
    d
    2
    4

    發(fā)布:2024/11/15 8:0:2組卷:34引用:1難度:0.5
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