Question

【題目】我國(guó)自行設(shè)計(jì)的“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器（如圖甲）外殼選擇了鈦合金板做主材，其主要技術(shù)參數(shù)如下表。蛟龍?zhí)枎в羞m當(dāng)數(shù)量的壓載鐵，通過(guò)改變壓載鐵的數(shù)量，來(lái)控制其下沉或上浮，采用科學(xué)家們研發(fā)的具有世界先進(jìn)水平的高速水聲通信技術(shù)，即聲吶通信。

(1)“蛟龍?zhí)枴钡碾娫词怯啥喙?jié)充油銀鋅蓄電池串聯(lián)而成，這種電源的“比能量”約為，“比能量”是指電池單位質(zhì)量所輸出的電能。這種蓄電池的放電電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙，可以用60A 的電流連續(xù)放電10h。“蛟龍?zhí)枴惫ぷ鲿r(shí)，需要的總能量約為，則其電源的質(zhì)量約為__kg，為了對(duì)“蛟龍?zhí)枴闭�常供電，串�?lián)的蓄電池不得少于______節(jié)；

(2)“蛟龍?zhí)枴辈捎谩吧顫撈鳠o(wú)動(dòng)力下潛上浮技術(shù)”，其兩側(cè)配備4 塊相同的壓載鐵，當(dāng)其到達(dá)設(shè)定深度時(shí)，可拋卸其中2 塊壓載鐵，使其處于懸浮狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)各種實(shí)驗(yàn)作業(yè)，當(dāng)“蛟龍?zhí)枴睉彝Ｔ诠ぷ鲄^(qū)時(shí)，“蛟龍?zhí)枴保ú缓瑝狠d鐵）所受的浮力為多少___？當(dāng)每塊鐵塊的體積為多少____立方米時(shí)，才能使“蛟龍?zhí)枴弊畲筘?fù)載時(shí)實(shí)現(xiàn)懸浮靜止?fàn)顟B(tài)；（設(shè)海水的密度與水的密度相同）

(3)“蛟龍?zhí)枴蓖瓿扇蝿?wù)，乘員取出載荷上岸后，“蛟龍?zhí)枴逼�浮在海面上，由起重裝置將其勻速豎直吊離水面，起重裝置起吊拉力的功率隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，圖丙中P2=2P1。則t1 時(shí)刻“蛟龍?zhí)枴钡呐潘�體積為多少立方米____？（不考慮水的阻力）

體積/m3	50	最大速度/節(jié)	25
自身質(zhì)量/kg	2.2×104	最大載荷（不包括乘員體重）/kg	460
最大下潛深度/m	7000	乘員人數(shù)（每人體重不超過(guò)80kg）	3

Answer 1

【答案】8 125 5×105N 1.95 11

【解析】

(1)電源的質(zhì)量

一節(jié)蓄電池的能量

蓄電池的節(jié)數(shù)

串聯(lián)的蓄電池不得少于125節(jié)。

(2)“蛟龍?zhí)枴睉腋�時(shí)受到的浮力

設(shè)每塊壓載鐵的質(zhì)量為m鐵，則總重力

2個(gè)壓載鐵受到的浮力

“蛟龍?zhí)枴睉腋�時(shí)，所受的浮力和總重力是平衡力；由

可得

解得V鐵=1.95m3。

(3)設(shè)在t1、t2時(shí)刻起重裝置對(duì)“蛟龍?zhí)枴钡睦�力分別為F1、F2，“蛟龍?zhí)枴鄙仙�的速度�?/span>v，t1時(shí)刻，“蛟龍?zhí)枴边�沒(méi)有離開(kāi)水面，由力的平衡條件可得

所以

t2時(shí)刻，“蛟龍?zhí)枴币呀?jīng)完全離開(kāi)水面，則，由題可知，即

所以，即

則

根據(jù)阿基米德原理可得t1時(shí)刻“蛟龍?zhí)枴钡呐潘�體積

則t1 時(shí)刻“蛟龍?zhí)枴钡呐潘�體積為11m3。

答：(1)電源的質(zhì)量約為8kg；串聯(lián)的蓄電池不得少于125節(jié)。

(2) 當(dāng)“蛟龍?zhí)枴睉彝Ｔ诠ぷ鲄^(qū)時(shí)，“蛟龍?zhí)枴保ú缓瑝狠d鐵）所受的浮力為5×105N；每塊鐵塊的體積為1.95m3 時(shí)，才能使“蛟龍?zhí)枴弊畲筘?fù)載時(shí)實(shí)現(xiàn)懸浮靜止?fàn)顟B(tài)。

(3)t1時(shí)刻“蛟龍?zhí)枴钡呐潘�體積為11m3。