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半潜船

如图所示，半潜船是专门从事运输大型海上石油钻井平台、大型舰船等超长超重而又无法分割吊运的超大型设备的船舶，所以半潜船的甲板要求宽阔、强度高、质量轻。半潜船工作过程如图所示，工作时，先向船体水舱注满水，巨大的甲板下沉至海面以下；待超长超重设备被拖到甲板上固定好时，排出水舱中的水，甲板上浮，到达合适吃水线时，螺旋桨转动。半潜船在水面航行。已知图甲所示半潜船甲板刚好浮至水面静止时排水量为6×10⁴ t，另有部分参数如下表。甲板均布载荷是甲板每平方米允许承载的最大质量。质量比是半潜船结构质量与空载质量的比值，结构质量是半潜船船体材料的质量，空载质量是半潜船空载且水舱中无水时，船体材料质量和各船舶设备的总质量。（ρ_水取1.0×10³ kg/m³，g=10N/kg）

甲板均布载荷	20t/m2
质量比	80%
结构质量	2×104t

（1）制作半潜船甲板，应该选择密度较___________的材料；水面航行时，使半潜船向前运动的动力的施力物体是___________，航行过程中若所受力全部消失，则半潜船的运动状态是___________；
（2）下列飞行器件中，其升空原理与半潜船上浮主要原理相同的是___________；
A．风筝            B．战斗机            C．火箭             D．孔明灯
（3）当半潜船依次处于图乙中三种情况时，从左到右船底受到海水的压强依次为p₁、p₂、p₃，其中最大压强是___________。当水舱中注满水时，半潜船处于___________状态（悬浮、漂浮或沉底）；空载时，半潜船的吃水体积是___________m³；
（4）当将受损船舶移动到半潜船甲板上方后，半潜船通过排水上浮，当甲板刚好浮至水面静止时，水舱中剩余3000 m³的水，则受损船舶的质量为___________t。要符合半潜船对均布载荷的设计要求，那么，受损船舶与甲板的接触面积至少为___________m³。

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天宫

天宫一号是中国第一个目标飞行器，于2011年9月29日21时16分3秒在酒泉卫星发射中心发射，（如图甲）飞行器全长10.4米，最大直径3.35米，由实验舱和资源舱构成。它的发射标志着中国迈入中国航天“三步走”战略的第二步第二阶段。按照计划，神舟八号、神舟九号、神舟十号飞船将在两年内依次与天宫一号完成无人或有人交会对接任务（如图乙）。通过“天宫一号”在太空飞行2年左右的时间里，突破并基本掌握航天器交会对接技术。
在此基础上我国自主研制的“天宫二号”空间实验室也于2016年9月15日发射成功。正常运行状态的“天宫二号”是在距离地面高度380km的圆形轨道上绕地球匀速运行，绕地球一周的运行时间为90分钟（如图丙），“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日由长征七号火箭成功发射升空，并于2017年4月22日以7.5km/s的速度与正常运行状态的“天宫二号”首次自动交会对接成功，（如图丁），此举为建立我国自己的空间站又迈出了坚实的一步。
“天宫课堂”是为发挥中国空间站的综合效益，推出的首个太空科普教育品牌。目前已开展了两课，做了许多科学小实验，如“液体桥”实验、“浮力消失实验”等。液体桥是将水挤到两块板上，将两块板靠近后两水球相连，形成了一座桥；“浮力消失实验”是在空间站微重力（可认为“没有”）环境中，用吸管把乒乓球轻轻压入水中，取出吸管后，观察到乒乓球悬停在水中。这些既激发了同学们的兴趣，又拓展了视野。
天宫的成功发射仅是对浩瀚宇宙探索跨出的微小一步，面向星辰大海，同学们，你们准备好了吗？（圆周率π=3）

（1）“天宫一号”在运载火箭发射升空过程中，以它自身作参照物，地面是向______（选填“上”或“下”运动的。此时使火箭上升的力的施力物体______（选填“空气”，“燃气”）；
（2）“天宫一号”在绕地球匀速运行过程中，受到______（选填“平衡力”或“非平衡力”）的作用。若它所受的力全部消失，它将会______（选填“匀速直线运动”，“匀速圆周运动”，“静止”，“坠向地球”）；
（3）关于天宫和天宫课堂下列说法正确的是______；
A．天宫核心舱机械臂类似于人的手臂，它是省力杠杆
B．液桥实验说明在太空环境中分子间只有引力没有斥力
C．浮力消失实验说明在太空中浮力的阿基米德原理不成立了
D．为保证天舟与天宫安全对接，它们绕地球的速度应相等
（4）如图丙所示，“天宫二号”空间实验室在圆形轨道上正常运行，根据所学知识求出地球半径为______km；
（5）小明查阅资料后知道物体做圆周运动需要始终指向圆心的力拉着，人们形象地称该力为向心力。如图小球受到的绳子拉力T即为它圆周运动所需的向心力，它的大小与小球的运动速度v、小球的质量m以及做圆周运动的半径r有关（F_向=）。如上图丙天宫也绕地球做圆周运动，它的向心力是地球和它之间的万有引力提供（F_万=，其中G为万有引力常量、M地球质量、m天宫质量、r天宫到地心的距离），根据上述信息下面关于天宫运行速度的平方v²与天宫到地心的距离的倒数关系图像正确的是______。
A. B. C. D.

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除湿机

湿度是指空气的干湿程度，或含有的水蒸气的多少，天气预报中最常用的是相对湿度。相对湿度是空气中实际水蒸气含量与同温度下的最大可容纳水蒸气含量的百分比值，符号为%RH。人体感觉舒适的湿度一般为40%~70%。相对湿度为100%时，称为饱和状态，在饱和状态下，水分不再蒸发。夏季遇到这种天气，人体分泌的汗水难以蒸发，感到闷热难以忍受。
如图1所示为某实验室的自动除湿机，由压缩机、热交换器（蒸发器、冷凝器）、风机、水箱、机壳等组成。除湿机一般可以实现恒湿功能，当湿度达到设定值时，会自动断开压缩机与风机。水箱中还设有水位控制开关，当水箱水满时，也会自动断开电源。

（1）依据文中所说“10℃时，1m³的空气最大可容纳8g水蒸气”，如果空气中实际的水蒸气含量为2g，则相对湿度是______%RH；
（2）如图2所示，是该除湿机水箱中的一个装置，当水箱装满水时能自动断开电源开关，起到安全防护的作用。该装置的原理如图3，水平横杆AC可绕支撑点O转动，A端利用磁力紧紧和机器开关B吸在一起，C端下的M是一正方体浮块。当水箱中的水接近盛满时，浮块由于受到浮力的作用，对横杆C端施加的竖直向上的力F达到0.6N时横杆A端恰好脱离开关B，除湿机停止工作。此时横杆C对浮块M的压力大小为______N，若浮块质量40g，边长5cm，浮块在水下深度是______cm；

（3）除湿机中的压缩机是整个系统的核心，除湿机的动力全部由压缩机来提供。除湿机内部的电路结构由控制电路和工作电路两部分组成，简化后的电路图如图4所示。控制电路中的电源电压U₁=12V，调控电阻R₀的阻值范围为0~1000Ω，R为装在除湿机内的湿敏电阻，其阻值随相对湿度φ变化的图像如图5所示，L为磁控开关。当湿敏电阻R的阻值发生变化时，控制电路中线圈的电流随之发生变化，当电流大于或等于20mA时，L的两个磁性弹片相互吸合，工作电路的压缩机开始带动系统进行除湿。工作电路两端电压220V，R_g为保护电阻，磁控开关L的线圈电阻不计。
①压缩机工作过程中内部的电动机主要把电能转化成______能；当S接通时，可判断出图4中线圈上端P的磁极是______极。
②因实验室内有较敏感的器件，要求相对湿度控制在45%RH以内，则调控电阻R₀的阻值不能超过______Ω。如果要适当提高相对湿度，可采取的办法是______（答出一种即可）；
③若除湿过程中工作电路的总功率为1100W，已知保护电阻R_g=2Ω，如果除湿机工作时磁控开关L的磁性弹片有一半的时间是闭合的，则1h内R_g消耗的电能______J；
（4）某除湿机有40%（干衣模式）、50%、60%、70%等4个恒湿功能挡位，如图6是它分别工作于不同挡位时测得的电流随时间的变化图像，其中属于干衣模式的是______。

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“奋斗者”号万米深潜

2020年11月13日，我国“奋斗者”号载人深潜器顺利下潜至万米深的马里亚纳海沟，这意味着我国在深海探测领域的研究迈上了一个新的台阶。普通潜艇活动在300﹣600m深度，这个深度的水压约为30~60个标准大气压。水深每增加10m，海水水压约增加1个标准大气压。所以在万米深度海水压强非常大，相当于2000头非洲象踩在一个人的背上。为了抗压，深潜器使用了新型钛合金材料。普通潜艇是通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变自重，从而控制其下潜或上浮的。但万米深度，水压非常大，深潜器的实际条件无法产生这么大的高压，不能将舱室内的海水排出。为了实现下潜和上浮，“奋斗者”号带了4块压载铁，总质量为2t。当“奋斗者”号准备上浮时，它会抛掉压载铁。压载铁所受重力与其浮力的差值等于它能为深潜器提供的额外浮力。为帮助上浮，奋斗者号还穿有一件“救生衣”﹣﹣浮力块，它对深潜器能产生的额外浮力等于它自身所受浮力与重力之差，浮力块的材料为微米级大小的空心玻璃微珠。在海水高盐环境下，材料必须耐腐蚀，海面下复杂的水流会冲刷，因此材料还必须耐磨。深潜器需要尽可能降低它的重心，以提高其稳定性，另外也要使自身重力分布均匀，如果重力分布不均匀，在下潜或上浮过程中，平衡就会受影响所以要合理放置压载铁、浮力块等物体的位置。
（1）制作奋斗者号浮力块的材料不具有以下哪个属性 ___________。
A.耐腐蚀性强             B.硬度大
C.抗压能力强             D.密度大
（2）有关“奋斗者”号潜水器的下潜或上浮，下列说法正确的是 ___________。
A.下潜时需要抛弃压载铁
B.上浮时需要抛弃压载铁
C.上浮是靠将水舱中水向外排出实现的
D.下潜是靠将水舱中水向外排出实现的
（3）在万米深的马里亚纳海沟，海水压强约为 ___________个标准大气压。
（4）下列四幅图中，压载铁和浮力块的放置位置最合理的是 ___________。

（5）若浮力块的密度ρ_浮力块=0.5×10³kg/m³，体积V=1m³，海水密度ρ_海水=1.0×10³kg/m³，压载铁密度载ρ_压载铁=8.0×10³kg/m³，g取10N/kg，压载铁四块全部丢掉，且穿着“救生衣”，潜水器能获得的额外浮力共为 ___________N。