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1、书 山 有 路 1 2013 年中考物理中的年中考物理中的 蛟龙号蛟龙号 问题问题 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 例题例题 1 1 2012 南京 如图 1 所示为国首台自主设计的 蛟
2、龙号 载人潜水器 总质量 约为 22t 2012 年 6 月 蛟龙号 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 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 22 10 3kg 10N kg 2 2 105N 例题例题 2 2 2012 烟台 在实现登月 访吴刚 会嫦娥 千年夙愿的同时 我
3、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 书 山 有 路 2 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
4、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 0 10 3kg m3 g 取 10N kg 铁的密度是 7 9 103kg m3 计算结果保留 1 位小数 解析 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 P hg 1 0 10 3kg m3 7
5、000m 10N kg 7 10 7Pa 书 山 有 路 3 3 根据表中提供的数据可知 潜水器的体积 V 8 2m 3 0m 3 4m 83 64m 3 潜水 器 不包括压载铁 的总重 10 3kg 220kg 3 80kg 10N kg 2 246 10 5 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 2g 2g 潜水器在海水中所受的浮力 g 1 0 10 3kg m3 83 64m 3 10N kg 8 364 105 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 2 246
6、10 5 N 2 g 8 364 10 5 N 2 g 把 7 9 10 3kg m3 1 01 0 3kg m3 代入上式得 4 4 m 3 例题例题 3 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 2012 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 0 10 3kg m3 g 取 10N kg 1 若 蛟龙号 能承受的最大压强是 7 2 10 7Pa 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 50cm 2的观测窗口 在上述两
7、种深度的探测中承受的压力 增加了多少 书 山 有 路 4 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 P2 2P1 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 解析 1 由液体压强公式 P gh 得 蛟龙号 能下潜的最大深度 7 2 10 3m 2 由液体压强公式得 5000m 处海水的压强 P1 h1g 1 0 10 3kg m3 5000m 10N kg 5 10 7Pa 7000m 处海水的压强 P 1 h1g 1 0 10 3kg m3 7000m
8、 10N kg 7 10 7Pa 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 P2 P1 S 7 10 7Pa 5 107Pa 50 10 4m2 1 105 N 3 设 蛟龙号 总质量为 m 则 蛟龙号 总重 G mg 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 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
9、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 11m 3 书 山 有 路 5 例题例题 4 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
10、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 5m 3 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 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 书 山 有 路 6 2 设 O 到 CD 的距离为 h 深潜器的质量为 m 总体积为
11、 V 则 h 2m m 25t V 24 5m 3 深潜器受到的重力 G mg 25 1000kg 10N kg 2 5 10 5N 深潜器浸没在海水中受到的浮力 Vg 1 0 10 3kg m3 24 5m3 10N kg 2 45 10 5N 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 5 10 5N 设深潜器入水后钢缆 BE 的拉力为 T2 则 所以 2 5 10 5N 2 45 10 5N 5 103 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 F1 h T1 OE 所以 7 5 10 5
12、N 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 F2 h T2 OE 所 以 1 5 10 4N 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 F1 F2 7 5 10 5N 1 5 10 4N 7 35 105N 书 山 有 路 7 点评 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
