2025年高三物理上學(xué)期“物理深海探測(cè)”中的物理知識(shí)考查卷一、單項(xiàng)選擇題（每題4分，共40分）深海壓強(qiáng)計(jì)算我國(guó)載人潛水器“奮斗者號(hào)”成功下潛至馬里亞納海溝10909米處，已知海水密度ρ=1.03×103kg/m3，重力加速度g=9.8m/s2。則此處海水產(chǎn)生的壓強(qiáng)約為（）A.1.1×10?PaB.1.1×10?PaC.1.1×10?PaD.1.1×101?Pa聲吶定位原理深海探測(cè)中常用多波束聲吶繪制海底地形圖，其原理是通過測(cè)量聲波往返時(shí)間計(jì)算距離。若聲吶發(fā)出信號(hào)后0.8秒接收到回聲，海水中聲速為1500m/s，則探測(cè)點(diǎn)到海底的距離為（）A.300mB.600mC.1200mD.2400m潛水器受力分析無人潛水器在勻速下潛過程中，下列受力關(guān)系正確的是（）A.重力=浮力+阻力B.重力=浮力C.重力+浮力=阻力D.重力+阻力=浮力材料力學(xué)應(yīng)用深海探測(cè)設(shè)備外殼需承受巨大壓強(qiáng)，若采用鈦合金材料（彈性模量E=110GPa）制作厚度為20mm的球殼，其在100MPa壓強(qiáng)下的徑向應(yīng)變?chǔ)偶s為（）A.9.1×10??B.9.1×10?3C.9.1×10?2D.9.1×10?1能量轉(zhuǎn)化效率某深海燃料電池系統(tǒng)輸入化學(xué)能2000J，輸出電能800J，驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器做功400J，則該系統(tǒng)的總能量轉(zhuǎn)化效率為（）A.20%B.40%C.60%D.80%熱學(xué)平衡問題深海熱液噴口附近水溫可達(dá)350℃，而周圍海水溫度僅2℃，若噴口處1kg海水與100kg周圍海水混合，忽略熱量損失，混合后溫度約為（）A.5℃B.8℃C.12℃D.15℃電磁感應(yīng)應(yīng)用水下滑翔機(jī)通過改變浮力驅(qū)動(dòng)，其深度傳感器采用電磁感應(yīng)原理：將線圈放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)（B=0.5T），線圈面積0.01m2，若線圈平面從平行磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)至垂直方向，磁通量變化量為（）A.0B.2.5×10?3WbC.5×10?3WbD.1×10?2Wb流體力學(xué)阻力球形探測(cè)器在海水中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力F=6πηrv，其中η為海水黏度（1.0×10?3Pa·s），r為半徑0.5m，v為速度2m/s。則阻力大小為（）A.1.88×10?2NB.3.77×10?2NC.1.88×10?1ND.3.77×10?1N光學(xué)成像技術(shù)深海激光通信系統(tǒng)采用波長(zhǎng)532nm的綠光，若海水衰減系數(shù)為0.2/m，則信號(hào)傳播100m后的強(qiáng)度衰減為初始值的（）A.e?2?B.e?1?C.e??D.e?2動(dòng)量守恒定律載人潛水器應(yīng)急拋載時(shí)，將質(zhì)量200kg的壓載鐵以5m/s速度豎直拋出，若潛水器總質(zhì)量2000kg，忽略水的阻力，拋出瞬間潛水器獲得的加速度為（）A.0.5m/s2B.1m/s2C.5m/s2D.10m/s2二、多項(xiàng)選擇題（每題5分，共30分）深海探測(cè)中的力學(xué)問題關(guān)于“奮斗者號(hào)”下潛過程，下列說法正確的有（）A.浮力隨深度增加逐漸減小B.所受合外力先向下后向上C.重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和內(nèi)能D.加速度為零時(shí)速度達(dá)到最大聲學(xué)探測(cè)技術(shù)多波束聲吶系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)包括（）A.利用超聲波的定向性傳播B.通過多普勒效應(yīng)測(cè)量流速C.可繪制三維海底地形圖D.受海水溫度影響傳播速度材料選擇要求深海耐壓殼體材料需滿足的性能指標(biāo)有（）A.高強(qiáng)度B.低密度C.抗腐蝕D.低彈性模量能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)深海探測(cè)設(shè)備常用的能源方案包括（）A.鋰離子電池B.燃料電池C.放射性同位素電池D.波浪能發(fā)電熱力學(xué)現(xiàn)象分析深海熱液生態(tài)系統(tǒng)中的物理過程涉及（）A.熱傳導(dǎo)B.對(duì)流換熱C.相變潛熱D.黑體輻射通信技術(shù)對(duì)比與無線電通信相比，深海光纖通信的優(yōu)勢(shì)在于（）A.傳輸速率高B.抗電磁干擾C.無需中繼設(shè)備D.信號(hào)衰減小三、實(shí)驗(yàn)題（15分）深海沉積物密度測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)逞芯繄F(tuán)隊(duì)利用“夢(mèng)想號(hào)”鉆探船獲取深海沉積物樣本，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)測(cè)量其密度：（1）將體積V?=50cm3的空金屬筒懸掛于彈簧測(cè)力計(jì)下，在空氣中讀數(shù)F?=1.2N；（2）將金屬筒緩慢浸入純水中，穩(wěn)定后讀數(shù)F?=0.7N；（3）取出金屬筒裝滿沉積物，在空氣中讀數(shù)F?=2.4N；（4）將裝滿沉積物的金屬筒浸入純水中，穩(wěn)定后讀數(shù)F?=1.3N。已知純水密度ρ?=1.0×103kg/m3，重力加速度g=9.8m/s2，忽略金屬筒壁厚?；卮鹣铝袉栴}：（1）計(jì)算金屬筒所受浮力（3分）；（2）推導(dǎo)沉積物密度計(jì)算公式（5分）；（3）若實(shí)驗(yàn)中金屬筒不慎混入氣泡，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏大還是偏小？說明理由（7分）。四、計(jì)算題（25分）深海潛水器動(dòng)力系統(tǒng)分析某自治式水下機(jī)器人（AUV）質(zhì)量m=500kg，在深海作業(yè)時(shí)執(zhí)行水平巡航任務(wù)：（1）若推進(jìn)器功率P=1.5kW，效率η=80%，海水阻力F=kv2（k=10kg/m），求機(jī)器人勻速運(yùn)動(dòng)速度（10分）；（2）當(dāng)機(jī)器人從1000m深度上浮至水面，需排出多少質(zhì)量的壓載水？（設(shè)海水密度均勻，潛水器體積V=0.4m3，g=9.8m/s2）（15分）五、綜合論述題（30分）“奮斗者號(hào)”萬(wàn)米深潛的物理挑戰(zhàn)與技術(shù)突破（1）從流體力學(xué)角度，分析球形載人艙設(shè)計(jì)相比圓柱形的優(yōu)勢(shì)（10分）；（2）說明鈦合金材料在深潛應(yīng)用中的力學(xué)性能要求，計(jì)算10909米處艙體所受總壓力（艙體直徑2.1米）（12分）；（3）結(jié)合熱力學(xué)原理，闡述深潛器如何維持艙內(nèi)溫度穩(wěn)定（8分）六、創(chuàng)新設(shè)計(jì)題（30分）未來深海探測(cè)機(jī)器人概念設(shè)計(jì)要求：基于高中物理知識(shí)，設(shè)計(jì)一款能在馬里亞納海溝開展熱液生物探測(cè)的微型機(jī)器人，需包含：（1）動(dòng)力系統(tǒng)方案（說明能量轉(zhuǎn)化方式及效率估算）（10分）；（2）抗壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（畫出受力分析圖并標(biāo)注關(guān)鍵尺寸）（12分）；（3）探測(cè)傳感器原理（至少涉及2種物理效應(yīng)）（8分）（注：所有計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，需寫出必要的公式推導(dǎo)過程）本試卷以“奮斗者號(hào)”萬(wàn)米深潛、“夢(mèng)想號(hào)”鉆探船等國(guó)家重大科技工程為背景，全面考查力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)