挺进深海
2020年11月10日,我国全海深载人潜水器“奋斗者”号(如图所示)在马里亚纳海沟深度10909m处成功坐底,刷新中国载人深潜的纪录,并在水下停留6小时,期间进行了一系列的深海探测科考活动,带回了海底岩石、沉积物、深海生物及深海水样等珍贵样本。“奋斗者”号不仅在深度上达到了目前全海深载人潜水器的最高标准,还大幅度提高了部件的国产率。马里亚纳海沟是世界上最深的海沟,海沟底部有着巨大水压,同时完全黑暗、温度低,可谓是地球上环境最恶劣的区域之一、由于不同海域、不同深度的海水密度不同,“奋斗者”号在海水中受到的浮力是变化的。
“奋斗者”号的外壳坚固,其在下潜过程中体积保持不变,浮力的变化要靠压载铁来平衡。所谓“压载铁”,就是给“奋斗者”号增加总重的铁块。根据在不同海域测得的海水温度、盐度和深度等参数精确地计算下潜时所需要的“压载铁”质量。“奋斗者”号装配所需的压载铁下潜,当下潜至预定深度时,克服自身晃动、海底洋流等内外干扰,通过适时抛掉一定数量的压载铁,并利用相关技术实现悬停。完成潜水工作后,还需要根据实时水文数据抛卸压载铁,以减小“奋斗者”号的总重从而开始上浮。
“奋斗者”号的成功反映了我国当代科技工作者持续奋斗、勇攀高峰的精神风貌,每一位为中国探索星辰大海、保卫国泰民安、创造繁荣富强的工作者,都是这个时代最美的“奋斗者”!
(1)“奋斗者”号在马里亚纳海沟下潜时承受的海水对它产生的最大压强约为
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(2)“奋斗者”号在深海中通过抛卸压载铁由静止开始上浮时,其所受的浮力
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“鲲龙”AG600M的外形独特,它上半身是飞机,下半身是轮船,是个有着特殊外貌的庞然大物。为了能够满足“鲲龙”AG600M的水陆两栖的特性,它的机头上部是飞机座舱和通舱的机构,在底下则是一个双曲面的流线型船体结构,不仅能够保证水密性要求,也能够实现机体的增压要求。
当“鲲龙”AG600M在执行森林灭火任务的时候,能在20秒内汲水12吨,并且在水源和火场之间多次往返进行扑火。如果火势较大,多几架这种飞机执行任务,将能够很快将火势扑灭,要知道一架
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(1)为了能够满足“鲲龙”AG600M的水陆两栖的特性,他的机头上部是飞机座舱和通舱的机构,在底下则是一个
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(2)当“鲲龙”AG600M在水面上加速时,运动状态
(3)停泊在水面上的“鲲龙”AG600M受到的浮力
(4)“鲲龙”机翼上表面凸起,下表面较平,在飞行过程中由于上表面的空气流速
(5)请你写出这种水陆两栖飞机的一个用途:
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火星探测器“天问一号”
火星是太阳系中与地球最相似的行星,有大气,温度适宜,自转周期和地球相近,物体在火星表面受到的重力约为在地球表面重力的二分之一,人类对火星的探测具有重大的科学意义。
2020年4月24日,国家航天局宣布将我国火星探测任务命名“天问”,并将首个探测器命名“天问一号”;天问一号将一次性完成“绕、落、巡”三大任务,这在世界航天史上还没有先例。
“绕”,探测器经过7个月的长途飞行,预计明年2月抵达火星附近,之后沿椭圆轨道绕火星运动,实现火星的远、近火点环绕探测;离火星最近的点叫近火点,离火星最远的点叫远火点。
“落”,使探测器着陆火星表面将是一个更艰巨的挑战,需在7分钟内,使探测器的时速降至0;我国利用探月的技术积累,通过四个阶段来减速;第一阶段气动减速,给探测器来个急刹车;第二阶段降落伞减速,速度减至342km/h;第三阶段动力减速,探测器反推发动机点火工作,速度减至3.6m/s;第四阶段着陆缓冲,将探测器悬停在空中,对火星表面观察,寻找合适的位置着陆。
“巡”,当探测器到达火星后,放出巡视车,完成对火星表面的拍摄及土壤分析等工作,为下一步探测打好基础。
人类对于未知世界的好奇与探索从没有停息过,仰望璀璨星空,我们追梦不止!
(1)探测器沿椭圆轨道绕火星运动时,不受空气阻力,只发生动能和势能的相互转化;由近火点向远火点运动时,探测器的动能
(2)巡视器降落到火星表面后,巡视器对火星表面的压力和火星对巡视器的支持力
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浮子流量计
某种气体浮子流量计的结构如图所示,一个上粗下细的锥形管,管内倒放着一个圆锥体浮子。工作时,竖直安装该流量计,气体从锥形管下端流入,然后流过圆锥体浮子与锥形管之间的环形空隙,从上端流出,浮子上下端产生气压差形成浮子上升的力。如果浮子受到气流的升力较大,就会向上移动,环形空隙加大,气体流速变小,浮子的升力就会变小,这样浮子最终稳定在某一位置,这个位置的高低就反映了气体流量的大小。
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(1)根据文中内容可知,浮子上端气体流速
(2)圆锥体浮子所受气体浮力很小,可以忽略。对于某个浮子流量计,气流对浮子的升力和流速成正比,比例系数为k,浮子的质量为m。当浮子稳定在某一高度时,气体流速的表达式为v=
(3)浮子流量计能反映的最大流量是有限的,如果要让这个浮子流量计能反映更大的流量,则该圆锥体浮子选用下面哪种材料制作更合适
A.铝 B.铁
(1)福建舰满载时受到的浮力为
(2)当舰载机从福建舰上弹射起飞后,福建舰底部受到的液体压强
(3)请写出一个与电磁弹射器工作原理相同的设备:
天问一号火星探测器
天问一号火星探测器于2020年7月23日在文昌航天发射场发射升空,于2021年2月10日被火星捕获,进入环绕火星轨道,2021年5月,火星探测器上的着陆巡视器与环绕器分离,着陆巡视器软着陆于火星乌托邦平原南部预选区,成功降落于火星表面,而后祝融号火星车驶离着陆平台,开展巡视探测等工作;
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(1)如图1,火星探测器进入环火轨道,在火星引力作用下做环绕火星的运动,运动轨道上有一个近火点(距离火星最近的点)和远火点(距离火星最远的点),那么,火星探测器在
(2)火星直径约为地球的一半,物体在火星地表所受重力约为地球地面上的五分之二;地球地表上的g地取10N/kg,则火星地表上的g约为
①如图2,质量为240kg的祝融号火星车从高度为1.2m的着陆平台上沿斜梯驶离到火星地面上,则重力对火星车所做的功为
②火星地表大气压强约为680Pa,在火星地表做托里拆利实验,如图3,则水银柱高度h约为
③假设火星地面上存在一个由液态水形成的湖泊,某同学穿上宇航服跳入湖中并保持不动;已知此同学穿上宇航服后的总质量为80kg、体积0.25m3,液态水的密度
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大国重器:世界最大起重船
起重船是一种用于水上起重作业的工程船舶。起重船“振华30”,是中国制造的世界最大起重船,被誉为“大国重器”。港珠澳大桥沉管的安放安装就由“振华30”完成。安装沉管的过程中,“振华30”将6000吨的沉管从货船上吊起,然后在空中水平旋转了90°,最后将沉管放入水中,实现双向对接。“振华30”依靠两侧的“侧推器”确保在洋流中保持平稳,使沉管能精准对接。“振华30”每侧均有一个输出功率为825kW的“侧推器”,“侧推器”工作时,向一侧喷水,从而产生与喷水方向相反的侧推力。
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(1)如图2,吊起沉管后,“振华30”主体船浸入水中的体积增加了
(2)吊臂吊着沉管水平旋转90°的过程,吊绳对沉管
(3)若“振华30”的“侧推器”在沉管安装过程中,水对船左侧的冲击力为F=5.5×104N,如图3,为了保持船体的平稳,开启一侧的“侧推器”,让水从船体
中国“辽宁号”航母护卫舰下水成功。这标志着我国在航母研制中取得了重大突破。有关参数如表所示,新型固定舰载机在“辽宁号”航母训练平台上的着落、起飞试验已取得成功。
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满载排水量/t | 67200 | 总功率/kW | 1.5×105 |
最高航速km/h | 54 | 最大舰载机数量/架 | 30 |
最大舰长/m | 304 | 歼﹣15舰载机推重比 | 0.5 |
最大舰宽/m | 70.5 | 歼﹣15舰载机的质量/t | 21 |
(2)下列有关航母、舰载机的说法正确的是
A.舰载机静止在航母甲板时,飞机受到的重力与支持力是一对平衡力
B.舰载机起飞时,发动机往后喷出烈焰,可知推力的施力物体是发动机
C.舰载机在航空母舰上顺风起飞,更有利于飞机升空
D.舰载机降落后,飞机由于惯性作用仍会向前滑行一段距离
(3)飞机降落时,在舰载机与尾钩完全咬合后,舰载机在弹链的强大拉力作用下,迅速减速而停止,这表明力是
(4)5架歼15舰载机从航母起飞后,舰母排开海水的体积将减小
如图是我国自行设计的“蛟龙号”载人潜水器,它带有一定数量的压载铁,当下潜至海洋深处时,潜航员会适时抛掉一定数量的压载铁,实现潜水器的悬停或者上浮。海水密度会随着深度的变化而发生改变,海面处1m3海水的质量是1022kg,而在7000m深处,由于海水被压缩,1m3海水的质量达到1060kg。不仅如此,不同地点物体所受的重力也会有所不同,北冰洋由于纬度比印度洋高,所以物体受到的重力要比印度洋大。
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(1)为使“蛟龙号”不至过重而又能克服海水的巨大压力,科学家选用钛合金来制作潜水器的外壳,这主要是利用了钛合金的下列哪一物理属性
A.密度大,硬度大 B.密度大,硬度小
C.密度小,硬度大 D.密度小,硬度小
(2)螺旋桨向后推水,同时潜水器向前航行,说明
(3)在印度洋某一深度处的潜水器与下潜至北冰洋同一深度处的该潜水器相比,质量
(4)相同体积的海水在不同深度处的质量不相同,说明液体分子间有
(5)正在水下匀速下潜的“蛟龙号”需要紧急上浮,潜水器可以抛掉随身携带的压载铁。抛掉压载铁后,“蛟龙号”所受的浮力将
铜壶滴漏
铜壶滴漏是我国古代的一种计时工具,据专家推测,张衡时代制造的多级铜壶滴漏在24h内产生的误差不大于40s。
如图甲所示,早期的铜壶滴漏由一只播水壶和一只受水壶组成,受水壶上固定一把铜尺,铜尺上刻有十二时辰,受水壶里放置一个浮舟,浮舟上装一支浮箭。当水从播水壶滴入受水壶后,受水壶中的水位升高,浮箭被慢慢托起,古人根据浮箭上端在铜尺上对应的刻度就知道当时的时间了。
由于播水壶水位下降会导致滴水速度发生变化,后人对铜壶滴漏进行了改良,将播水壶由原先的一只增加到三只(如图乙所示),分别称为日壶、月壶和星壶,自上而下依次放置在阶梯式座架上。使用时,定时给日壶补水,确保星壶始终处于满水状态,一昼夜恰好能将受水壶滴满。
据了解,铜壶滴漏中的每个壶都有盖,下面三个壶盖中还有圈孔承接上壶嘴滴漏的每一滴水。
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(1)铜壶滴漏工作时,中午与傍晚浮舟受到的浮力大小
(2)铜壶滴漏每个壶都加盖的用途是防止壶中的水因
(3)以下为早期铜壶滴漏的铜尺标度,关于“子”“丑”“寅”三个时辰刻度的大概位置正确的是图
A.
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(4)据查,现在广州博物馆保存的铜壶滴漏受水壶容积为49L,如果从星壶底部流出的1滴水体积约为1.1×10﹣7m3,则从星壶底部每秒钟大约流出
(5)为确保星壶始终处于满水状态,在铜壶滴漏设计和使用时应该注意哪些问题
模拟微重力环境的装置——中性浮力水槽
为了在地面模拟航天员在太空受到的失重环境,我国建设了特殊的“潜水池”——中性浮力水槽(图甲)。在训练时,航天员需下沉至水下9米左右的深度,为获得与太空中相似的失重环境与失重感,需要在下水前通过增减配重的方法使自身的重力与浮力基本相等。为了充分模拟出舱任务,在水槽中需要穿着水下训练服(图乙),它也是密闭设备,结构与舱外航天服基本一致,整体柔软,内部充有气体,重达130kg。为了协助身着厚重水下训练服的航天员安全下水,水槽边配备有可伸缩的长臂吊车。
为了进行训练,水下训练服与地面设备之间配备了一条脐带,可用于输送新鲜空气、提供用于调节体温的冷却水等,脐带中还有电缆,用于岸上指挥员与水下航天员之间的语音交互。因为水具有导电性,为了航天员的安全,相关设备的功率比较小。
完成训练后,潮湿的训练服在储存前需要干燥处理,防止霉变及锈蚀。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/3/14/30481757-06b5-4a85-b266-2cd8cc1d68c6.png?resizew=305)
请回答以下问题:(已知
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9b1531372df2b97317ec9e865e0057a8.png)
(1)为了水中航天员的人身安全,与水下训练服连接的设备电压不超过
(2)长臂吊车将航天员匀速向下送入水槽的过程中,航天员的动能
(3)航天员在训练时,受到水的压强约为
(4)某航天员质量为70kg,身着训练服在水槽中进行模拟训练时(训练服与配重的总体积约为
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(5)航天员如果移到稍高的位置继续练习时,应给训练服
(6)潮湿的训练服进行干燥处理时,发生的物态变化是
绝境重生的372舰艇
海水跃层也称“跃变层”,它是指海水中某水文要素在竖直方向上出现突变或不连续剧变的水层,如果海水跃层是上层密度大、下层密度小的状态,形成负密度梯度跃变层,被称为“海中断崖”。潜艇在水下航行中,如突遭海中断崖,急剧掉向海底,称为“掉深”,大多数常规潜艇的有效潜深为300m,潜艇不受控制地掉到安全潜深以下时,会被巨大的海水压力破坏,造成失事。我军372潜艇一次远航战备巡逻中,碰见“掉深”的情况,这次潜艇掉的又快又深,潜艇的主机舱管路发生破损,艇长王红理瞬间发出命令:“损管警报!向所有水柜供气!”。不到10秒钟,应急供气阀门打开,所有水柜开始供气;1分钟内,上百个阀门关闭,数十种电气设备关闭;2分钟后,全艇各舱室封舱完毕。但“掉深”依然继续。3分钟后,掉深终于停止,深度计开始缓慢回升。372潜艇闯过鬼门关,化险为夷,创下了同类潜艇深度自拔的新纪录,创造了我军乃至世界潜艇史上的奇迹。
(1)“海中断崖”通常指滑艇遇到海水密度跃层,潜艇所处的海水密度突然变
(2)潜艇不受控制地掉到安全潜深以下时,会被巨大的海水压力破坏,造成失事。这是由于海水的压强随深度的增大而
(3)“向所有的水柜供气”的目的是
(4)实施高压供气、关闭各种阀门后,潜艇掉深有所减缓,但不会立即停止,这是因为
(5)如果潜水艇总质量为
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热气球
如图所示,热气球是一种由球囊、吊篮和燃烧器三部分构成的飞行器,球囊用轻薄且不透气的材料制成,开口处用耐火材料制成,吊篮可以装载燃烧器、人员或物品,升空时,燃烧器加热球囊内的空气,空气受热膨胀,密度变小,到一定温度时,气球受到的空气浮力就能使气球带着吊篮一起升空,在空中,控制燃烧器的加热速度,可以调整气囊中空气的温度,从而控制气球的升降。热气球受到的空气浮力可以用阿基米德原理计算,即:FA=ρ空气gV,热气球横向移动主要依靠风力,现今乘热气球飞行已成为人们喜爱的一种航空体育运动。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/8/19/a60e784c-2b9f-4c07-ac93-55af4c36a178.png?resizew=183)
(1)下列物体中,升空原理和热气球相同的是
A.孔明灯 B.火箭 C.飞机 D.风筝
(2)海拔高度越高空气密度越小,若热气球的体积变化忽略不计,则热气球上升过程中所受浮力
(3)热气球匀速竖直上升过程中,其所受的合力为
(4)热气球的球囊、燃烧器、吊篮及携带人员、物品的总质量为600kg,气球的体积为2000m3,若外界空气密度为1.3kg/m3。当热气球正好缓慢匀速上升时,忽略风力和空气阻力,则球内热空气的密度是多少?