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1、书 山 有 路2013年中考物理中的“蛟龙号”问题“蛟龙号”载人潜水器是我国首台自主设计、自主集成的深海载人潜水器。“蛟龙”号首次下潜5000m级海底顺利完成试验任务后，又顺利完成马里亚纳海沟挑战7000m深海的探测任务。这就意味着“蛟龙”号可以到达深海海底，通过摄像、照相对海底资源进行勘查、执行水下设备定点布放、海底电缆和管道检测等，完成多种复杂任务。标志着我国深海探测技术日趋成熟。2012年的中考物理试题中，有很多以“蛟龙号”为命题载体的试题。请看下述有关“蛟龙号”的试题。例题1 （2012南京）如图1所示为国首台自主设计的“蛟龙号”载人潜水器，总质量约为22t，2012年6月，“蛟龙号”
2、挑战7000m深度，下潜过程中它受到海水的压强将（选填“变大”、“变小”或“不变”），当它悬浮在深海某处时，受到的浮力约为N（g取10N/kg）解析：“蛟龙号”潜水器在下潜的过程中，所处深度变大，由液体压强公式P =gh可知，当h变大时，P变大，所以下潜过程中它受到海水的压强将变大。物体悬浮在液体中时，受到的浮力等于物体的重力当“蛟龙号”悬浮在深海某处时，受到的浮力= G= mg =22103kg10N/kg = 2.2105N。例题2（2012烟台）在实现登月“访吴刚、会嫦娥”千年夙愿的同时，我们也一直在追寻着下海“闯龙宫、见龙王”的梦想。2011年7月，我国首台自主设计、自主集成的载人潜水
3、器“蛟龙”号（如图2所示，其主要技术参数如下表），在经过布放、下潜、上浮、回收等一系列操作后，顺利完成5000m级海试任务。2012年6月3日赴马里亚纳海沟向7000m级发起冲击，“上九天揽月、下五洋捉鳖”成为现实。运用你学过的知识说明，潜水器“下五洋”最大的困难是什么？根据表中提供的信息，计算说明设计制造时，“蛟龙”号至少承受的压强是多大？“蛟龙”号采用“深潜器无动力下潜上浮技术”，其两侧配备4块相同的压载铁，当其到达设定深度时，可抛卸其中2块压载铁，使其处于悬浮状态，从而实现各种实验作业。粗略计算小铁块的体积为多大时，才能使“蛟龙”号最大负载时实现悬浮静止状态？（海水的密度取1.0103k
4、g/m3 ，g取10N/kg，铁的密度是7.9103kg/m3，计算结果保留1位小数）解析：（1）因为潜水器要到深海处，而深海处的海水压强非常巨大，所以潜水器的外壳必须能够承受所处位置处的海水所产生的压力。潜水器“下五洋”最大的困难是克服深海水产生的巨大压强。（2）根据表中提供的信息可知，潜水器至少要承受7000m海水深处所产生的压强。由液体压强公式得“蛟龙”号至少承受的压强Phg 1.0103kg/m37000m10N/kg7107Pa 。 (3) 根据表中提供的数据可知，潜水器的体积V8.2m3.0m3.4m83.64m3，潜水器（不包括压载铁）的总重（103kg+220kg+380kg）
5、10N/kg2.246105 N 。设一块压铁的体积为，则一块压铁的质量。两块压载铁的总重2g2g 。潜水器在海水中所受的浮力g1.0103kg/m383.64m310N/kg8.364105 N 。两块压载铁所受的浮力2g 。当“蛟龙”号潜水器最大负载悬浮静止在海水中时，因潜水器在海水中处于静止状态，潜水器受到平衡力的作用，所以+ 。即2.246105 N+2g8.364105 N+2g 。把7.9103kg/m3 、1.0103kg/m3 代入上式得4.4 m3。例题3（2012黄冈）2011年8月我国自主研制的深海探测器“蛟龙号”(如图3所示)在太平洋海域成功完成5000m深海探测，20
6、12年6月它将再赴马里亚纳海沟挑战7000m深海探测(不考虑海水密度变化，密度取1.0103kg/m3，g取10Nkg)。 (1)若“蛟龙号”能承受的最大压强是7.2107Pa，则它能下潜的最大深度是多少?(不考虑大气压)(2)“蛟龙号”上一面积为50cm2的观测窗口，在上述两种深度的探测中承受的压力增加了多少? (3)“蚊龙号”完成任务后，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4所示，图中P22P1。起吊过程中“蛟龙号”总质量为22吨，求t1时刻“蛟龙号”的排水体积(不考虑水的阻力)。解析：（1）由液体压强公式Pgh得“蛟龙号”能下潜的最大深
7、度7.2103m。 (2)由液体压强公式得：5000m处海水的压强P1h1g1.0103kg/m35000m10Nkg5107Pa ,7000m处海水的压强P1h1g1.0103kg/m37000m10Nkg7107Pa 由P得，5000m、7000m处两种深度的探测中，观测窗受到的压力增加了F(P2P1)S(7107Pa5107Pa) 50 10-4m2 1105 N 。（3）设“蛟龙号”总质量为m ，则“蛟龙号”总重Gmg。因起重装置将“蛟龙号”匀速竖直吊离水面，所以吊起过程中，“蛟龙号”受平衡力的作用。由图像可知，t2时刻以后，起重装置的功率保持不变，说明t2时刻起重装置已把“蛟龙号”
8、吊离水面。设t2时刻起重装置对“蛟龙号” 的拉力为F2 ，则F2 G 设t1、时刻起重装置对“蛟龙号” 的拉力为F1 ，“蛟龙号”的排水体积为V ，此时“蛟龙号”受到的浮力Vg 。因受平衡力作用，所以设“蛟龙号”吊离水面的速度为，由P= 得，t1时刻 P1=F1，t2时刻P2=F2。因P2=2P1 ，所以F2=2 F1 ，即F2=2F1由式解得 即 所以V=11m3例题4 （2012武汉）如图5甲所示，我国“向阳红09”母船正在进行投放“蛟龙号”载人深潜器试验，调控两根伸缩杆，使“”型架绕固定在甲板上的转轴转动至图甲所示位置时停止，然后由固定在“”型架顶部的绞车通过钢缆释放深潜器。处在图5甲所
9、示位置的“”形架可以简化为图5乙中以O为支点的杠杆，OB表示“”形架，CD表示两根伸缩杆，O到CD的距离为2m，OD、OE的长度分别为3m、6m。不考虑“”形架、两根伸缩杆和绞车的重力。（1）请在图5乙中画出投放深潜器时“”型架的动力和阻力示意图（2）深潜器的质量为25t，总体积为24.5m3在绞车缓慢向下释放深潜器至刚浸没的过程中，两根伸缩杆的总拉力最多减少多少牛？解析：（1）伸缩杆CD对OB杆的力是动力，作用点是C点，方向沿伸缩杆方向从C点指向D点。钢缆对杆OB的力是阻力，作用点是B点，方向从B点指向E点， “”型架的动力和阻力示意图如图5丙所示。（2）设O到CD的距离为h ，深潜器的质量
10、为m ，总体积为V ，则h = 2m ，m =25t ，V= 24.5m3深潜器受到的重力G= mg = 251000kg10N/kg = 2.5105N 深潜器浸没在海水中受到的浮力Vg = 1.0 103kg/m3 24.5m310N/kg = 2.45105N 因绞车缓慢向下释放深潜器，所以深潜器释放时受到平衡力的作用。设深潜器入水前，钢缆BE的拉力为T1 ，则T1 = G = 2.5105N 设深潜器入水后钢缆BE的拉力为T2 ，则 ，所以= 2.5105N2.45105N = 5103 N设深潜器入水前两根伸缩杆的总拉力为F1 ，由杠杆平衡条件得F1h = T1OE，所以 = = 7
11、.5105N。设深潜器没入水后两根伸缩杆的总拉力为F2 ，由杠杆平衡条件得F2h = T2OE ，所以 = = 1.5104N 。在绞车缓慢向下释放深潜器至刚浸没的过程中，当深潜器全部没入水时，受的浮力最大，两根伸缩杆的总拉力减少的最多。两根伸缩杆的总拉力最多减少F = F1F2 = 7.5105N1.5104N7.35105N。点评：以科技新成果为命题载体的试题，大量出现在中考物理试题中，这类题材料新颖，注重考查学生的理解能力，分析能力与灵活运用物理知识解决实际问题的能力。试题表现形式多样，常常借助文字、产品或设备的铭牌、图片、图象等形式提供信息。试题虽然涉及新的高科技成果，但学生用学过的物理知识完全可以解决问题。试题不仅考查学生的能力，更注重学生学习兴趣、学习态度的培养，渗透学生关注科技发展。7
