Question

5．人民网北京8月26日报道，我国第一台自行设计、自主集成研制的“蛟龙号”载人潜水器3000米级海试日前在我国南海试验取得成功．标志着我国继美、法、俄、日之后成为第五个掌握3500米以上大深度载人深潜技术的国家．“蛟龙号”潜水器的技术特点．一是在世界上同类型的载人潜水器中具有最大下潜深度--7000米，这意味着该潜水器可在占世界海洋面积99.8%的广阔海域使用；二是具有针对作业目标稳定的悬停定位能力，这为该潜水器完成高精度作业任务提供了可靠保障；三是具有先进的水声通信和海底微地形地貌探测能力，可以高速传输图象和语音，探测海底的小目标．四是配备多种高性能作业工具，确保载人潜水器在特殊的海洋环境或海底地质条件下完成保真取样和潜钻取芯等复杂任务．（ρ_海水=1.03×10³千克/米³、g=10N/Kg、v_{海水中声音}=1450米/秒）
试求：（1）“蛟龙号”的体积为15米³、则它在3759米深的海水中受到的浮力多大？
（2）“蛟龙号”处于悬浮状态时的质量大约是多少？
（3）“蛟龙号”达到设计深度时如果声音信号通过海水传到海面所需的时间？
（4）你认为“蛟龙号”还可以用什么来传输声音、图象信号？试分析其优缺点？

Answer 1

分析 （1）已知潜艇的体积，完全浸没时排开水的体积等于自身的体积，根据公式F_浮=ρ_海水gV_排可求受到的浮力；
（2）已知“蛟龙号”处于悬浮状态，根据悬浮条件即可求出重力，利用m=$\frac{G}{g}$求质量；
（3）已知深度和声音信号在海水中传播速度，利用公式t=$\frac{s}{v}$可求所需的时间；
（4）知道利用电磁波可以传输声音、图象信号，但海水能导电，电磁波在海水中传播时衰减很快，电磁波在海水中的传播距离较小．

解答 解：（1）由于它在3759米深的海水中处于浸没状态，则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）根据悬浮条件可知：重力G=F_浮=1.545×10⁵N；
则质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{1.545×{10}^{5}N}{10N/kg}$=1.545×10⁴kg．
（3）设计深度h=7000m，
由v=$\frac{s}{t}$得声音信号通过海水传到海面所需的时间：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{7000m}{1450m/s}$≈4.83s．
（4）电磁波既可以传递图象信号，也可以传递声音信号，所以“蛟龙号”还可以用电磁波传输声音、图象信号；但由于海水导电，电磁波在海水中传播距离有限，所以“蛟龙号”深海潜水器在海水里与海面上的母船传递声音、图象、文字等信息，是利用水声通信系统发出的声波，而不是电磁波．
答：（1）“蛟龙号”的体积为15米³、则它在3759米深的海水中受到的浮力为1.545×10⁵N；
（2）“蛟龙号”处于悬浮状态时的质量大约是1.545×10⁴kg．
（3）“蛟龙号”达到设计深度时声音信号通过海水传到海面所需的时间是4.83s．
（4）“蛟龙号”还可以用电磁波来传输声音、图象信号；
缺点是：海水导电，电磁波在海水中传播距离有限；

点评 本题以“蛟龙号”潜水器潜水为背景考查了求：平均速度、海水压强、潜水器的体积，浮力，考查的点较多，是一道中档题电磁波在海水中的衰减很快，传播距离有限，常用声波在海水中传递信息