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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_____(选填“大”或“小”),所受的浮力突然_____(选填“增大”或”减小”),失去平衡急剧下沉的一种现象。
(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2.7×103t,体积为3×103m3,当它浮在海面上时,需要潜入海水中时,它至少要向水舱充入_____m3的海水。取海水的密度为1×103kg/m3,g取10N/kg。
1875年,三名法国人驾驶热气球升到了8000米的高空,突然全部昏倒。等气球瘪了自己落回地面时,除了一人苏醒,另外两人因为缺氧死亡。高空为什么会出现缺氧症状呢?难道8000米的高空就没有氧气了吗?
不是的,空气照样有,只不过稀薄而已。罪魁祸首在于大气压强。因为高空的大气压强低:5.7千米的高空,大气压只有海平面的一半;到了32千米的高空,大气压就只有1%了。
大气压强低了,为什么会造成缺氧呢?这是因为我们呼吸空气必须依靠大气压强的帮助。吸气时,人体的横膈肌收缩,使胸腔的体积扩大,肺里的空气因为稀薄压强变小,外界空气的气压大于胸腔内的气压,因此空气就进入胸腔的肺内。空气进入肺泡后,空气中氧气的压强要比血液里氧气的压强高,氧便从压强高的地方向压强低的地方扩散,人便得到了氧。同样,在呼气时,我们用力使胸腔的体积缩小,肺内气体的压强大于大气压强,废气便被排出体外。
问题就在于,三名法国人升上高空以后,大气压强变得很小了,可是人体里的压强仍然那么大,肺泡中的氧气压强比大气的氧气压强还要高,结果不但吸入不了氧气,反而是人体里的氧气向外扩散,造成高空缺氧。
血的教训告诉我们,人可以在失重情况下生活,但却不能经受半秒钟的失压。要想使宇航员们在太空遨游,必须保证他们生活在标准的大气压当中。 现在你明白为什么宇航员们都要穿上厚厚的宇航服吧?宇航服是一种多层次多性能的服装,有气密层和限制层,象轮胎的内胎和外胎一样。它的密封性极强,可以保证不漏气,加压不爆破,从而把宇航员和外太空环境隔离开来,这样他们就可以生活在一个人工制造的大气环境中了
请你根据以前所学的物理知识和以上的信息,回答问题:
(1)大气压随高度的增加而_____,一标准大气压等于_____
(2)人类历史上首先证明大气压的实验是_____,首先测量大气压的实验是_____,在测量大气压时,我们用到了_____研究方法
(3)当我们青岛人到西藏后,第一个不适应的就是“高原反应”,这是因为:人要呼吸时,人体的横膈肌_____,使胸腔的体积_____,氧便从压强_____的地方向压强_____的地方扩散。而西藏高原大气压_____,人的胸腔的体积变的很_____,肺内气体的压强稍_____大气的氧气压强才能吸到一口氧气,因此容易发生“高原反应”
(4)请你设计一个实验证明“大气压就存在我们身边”________
(5)小明发现自己穿的羽绒服里面是用“鸭毛”制成的,比小刚穿的“棉”衣服暖和,而我们都知道,宇宙中很冷,宇航服应该很暖和。请你提一个课题研究上述问题
课题:____
猜想:______
实验步骤:_______
(6)为了保护我们的大气层,我们在日常生活中应该这样做______(请写出2条):
小云同学在学习了“阿基米德原理”后,发现用弹簧测力计也可以测出液体的密度.下面是他设计测量盐水密度的实验步骤:
(1)如图甲,把一个合金块用细线悬挂在弹簧测力计的挂钩上,测出合金块的重力G=4.0N;
(2)如图乙,将挂在弹簧测力计挂钩上的合金块浸没在盐水中,记下弹簧测力计的示数F= N;
(3)计算合金块浸没在盐水中所受到的浮力F浮= N;
(4)根据阿基米德原理计算该盐水的密度ρ= kg/m3.(ρ合金=8.0×103kg/m3、g取10N/kg)
实验完成后,小云同学继续思考:如果在步骤(2)中合金块只有部分浸入盐水中(如图丙),则按上述步骤测出的盐水密度比真实值要 (选填“偏大”或“偏小”).
某科学实验小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值,实验步骤如下:
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是_____。
(2)如图甲所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞_____时,记下弹簧测力计的示数为29.9N。
(3)如图乙所示,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为_____cm,计算出活塞的横截面积。
(4)计算得到大气压强的数值为_____Pa。
(5)同学们发现实验误差较大,请分析该实验过程中导致误差的主要因素是:_____。(写出一条)
小明用如图所示甲、乙、丙的步骤探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
(1)实验中,他应沿水平方向拉动木块,使木块在水平面上做_____运动,并记下弹簧测力计的示数。
(2)比较步骤_____与_____可得:滑动摩擦力的大小跟作用在物体表面上的压力有关,且压力越大,滑动摩擦力_____。比较步骤甲与丙可得:滑动摩擦力的大小跟接触面的_____有关,且接触面越_____,滑动摩擦力越大。
(3)上学路上,小明看见一辆汽车陷进了泥坑里,司机将一些稻草塞进后轮底下,汽车很快就爬上来了,这是利用增大_____的方法增大摩擦力。
请你利用浮力产生的原因证明阿基米德原理。