熱點03中國第41次南極科考中國第41次南極科考，是由自然資源部精心組織的一次大規(guī)模科學考察活動。此次科考于2024年11月1日正式啟航，預計歷時近7個月，計劃于2025年5月返回國內(nèi)。科考隊伍陣容強大，由來自國內(nèi)外118家單位的516人共同組成。本次科考任務由“雪龍”號、“雪龍2”號以及“永盛”號三艘船協(xié)同保障。其中，“雪龍”號和“雪龍2”號從廣州出發(fā)，主要肩負科學考察、人員運送以及后勤補給等重任；“永盛”號貨輪則從江蘇張家港啟程，重點承擔南極秦嶺站配套設(shè)施建設(shè)物資的運送工作。?此次南極科考涵蓋多項關(guān)鍵任務。在站點建設(shè)方面，致力于推進南極秦嶺站配套設(shè)施設(shè)備的建設(shè)，包括完成秦嶺站主體建筑結(jié)構(gòu)安裝收尾及內(nèi)部裝修，并且首次開展秦嶺站的越冬考察任務。在科學研究領(lǐng)域，圍繞氣候變化對南極生態(tài)系統(tǒng)的影響與反饋展開深入調(diào)查。在國際合作層面，積極圍繞國際南極“環(huán)行動計劃”“南極考察物物交換合作協(xié)議”等項目，開展國際南極科學前沿領(lǐng)域的合作研究，實施與挪威、澳大利亞等多國合作的恩德比地區(qū)域航空調(diào)查任務，探索南極冰蓋接地帶等關(guān)鍵數(shù)據(jù)空白區(qū)域的冰-海-基巖相互作用，為冰蓋物質(zhì)平衡的精確評估和不穩(wěn)定性研究提供支持，還與美國、英國、澳大利亞等多個國家在后勤保障等方面持續(xù)開展雙多邊合作。?中國第41次南極科考不僅是一場探索未知的科學征程，更是一次推動全球極地科研交流與合作、助力我國極地科學事業(yè)發(fā)展、展示我國科研實力與探索精神、激發(fā)民眾對極地科學興趣以及為應對全球氣候變化貢獻力量的重要契機。它為我國在極地研究領(lǐng)域積累了大量寶貴數(shù)據(jù)，提升了我國在國際極地科研舞臺上的地位，為未來的極地科學研究和資源合理利用奠定了堅實基礎(chǔ)。物理量估測1．（2023秋?龍崗區(qū)期末）下列最符合實際的是（）A．“雪龍2”號破冰航速約10m/s B．帝企鵝的身高約為2m C．科考隊的大棚內(nèi)氣溫高于0℃ D．科考隊員手中的蔬菜約50kg【答案】C【解析】解：A、“雪龍2”號破冰航速約1m/s，故A錯誤。B、帝企鵝的身高約為1.2m，故B錯誤。C、科考隊的大棚內(nèi)氣溫高于0℃，故C正確。D、50kg＝100斤，科考隊員單手拿不動，故D錯誤。故選：C。聲的傳播與機械運動2．（2024秋?康縣期末）2024年4月10日，雪龍?zhí)枅A滿完成中國第40次南極科考任務。雪龍?zhí)栐诳瓶蓟顒又薪?jīng)過某海洋區(qū)域時利用回聲定位原理測定海洋深度，探測器發(fā)出的超聲波是由聲源振動而產(chǎn)生的。在月球表面不能用超聲波代替激光來探測距離，原因是聲音的傳播需要介質(zhì)，真空不能傳聲。【答案】振動；聲音的傳播需要介質(zhì)，真空不能傳聲。【解析】解：探測器發(fā)出的超聲波是由聲源振動而產(chǎn)生的。在月球表面不能用超聲波代替激光來探測距離，原因是聲音的傳播需要介質(zhì)，真空不能傳聲。故答案為：振動；聲音的傳播需要介質(zhì)，真空不能傳聲。3．（2024秋?崆峒區(qū)期末）2024年4月10日，“雪龍”號圓滿完成中國第40次南極科考任務。“雪龍”號在科考活動中經(jīng)過某海洋區(qū)域時，利用回聲定位原理從海面豎直向海底發(fā)射超聲波，從發(fā)射至接收到回聲所用的時間為5s，若聲音在海水中的傳播速度為1500m/s，則該處海洋的深度為3750m；在月球上不能（選填“能”或“不能”）利用超聲波測量距離。【答案】3750；不能【解析】解：超聲波從海面到海底用的時間：t=12×s＝vt＝1500m/s×2.5s＝3750m。聲音的傳播需要介質(zhì)，月球表面是真空，真空不能傳聲，因此在月球上不能利用超聲波測量距離。故答案為：3750；不能。物態(tài)變化4．（2023?泉州一模）2022年4月20日，“雪龍2”號極地科學均察破冰船完成中國第38次南極科學均察任務順利返滬，在南極期間，科考隊使用酒精溫度計而不使用水銀溫度計測量溫度，是由于酒精的（）A．沸點低 B．密度小 C．比熱容大 D．凝固點低【答案】D【解析】解：使用酒精溫度計和水銀溫度計是根據(jù)液體熱脹冷縮的性質(zhì)工作的，要求酒精和水銀都是液體，在南極氣溫比較低，酒精和水銀都會凝固，酒精的凝固點比水銀的凝固點低，不容易凝固，所以南極科考隊員使用酒精溫度計而不使用水銀溫度計。故選：D。壓強與浮力5．（2022秋?夏縣期末）日前，雪龍?zhí)柨瓶即瑥纳虾⒑剑瑘?zhí)行我國第32次南極科考任務。在科考船的鐵錨從水下深處向上提起，直至完全離開水面的過程中，鐵錨受到的浮力（）A．逐漸變小 B．保持不變 C．先保持不變，后逐漸變小 D．先保持不變，后逐漸變大【答案】C【解析】解：輪船的鐵錨從水下深處向上提起沒有提出水面時，排開水的體積不變，這一過程中，由F浮＝ρV排g可知，其所受的浮力不發(fā)生改變；當提出水面的過程中，排開水的體積變小；水的密度ρ不變，由F浮＝ρV排g可知，該過程中，鐵錨受到的浮力逐漸變小。綜合所得：鐵錨從水下深處向上提起，直至完全離開水面的過程中，鐵錨受到的浮力先保持不變，后逐漸變小。故ABD錯誤，C正確。故選：C。6．（2024?江寧區(qū)二模）2024年4月16日，“雪龍2號”完成中國第40次南極科學考察任務返回上海港，南師附中江寧校的校外指導老師李二喜參與了此次科考任務并給同學們帶回了一手資料。“雪龍2號”是我國第一艘自主建造的極地科考破冰船，“雪龍2號”破冰船滿載時的排水量為14000t。（1）“雪龍2號”滿載時在海水中受到的浮力為1.4×108N；（2）“雪龍2號”破冰船“首柱削尖”的構(gòu)造是通過減小受力面積方法從而增大（選填“增大”或“減小”）壓強；（3）“雪龍2號”極限破冰能力能達到20m的厚冰層，它能在極地2m厚的冰環(huán)境中以速度5.4km/h連續(xù)破冰航行，此時受到的阻力約為2×107N，則破冰10min的過程中動力做的功是1.8×1010J，破冰船的推進功率為3×107W。【答案】（1）1.4×108；（2）減小受力面積；增大；（3）1.8×1010；3×107。【解析】解：（1）“雪龍2號”破冰船滿載時的排水量為14000t＝1.4×107kg，“雪龍2號”滿載時在海水中受到的浮力為F浮（2）雪龍2號“首柱尖削”的構(gòu)造，是在壓力一定時，減小受力面積，增大壓強；（3）“雪龍2號”在極地2m厚的冰環(huán)境中以速度5.4km/h＝1.5m/s，連續(xù)破冰航行，受平衡力作用，即動力的大小等于阻力的大小，即F＝f＝2××107N，“雪龍2號”通過的距離為s＝vt＝1.5m/s×10×60s＝900m，破冰10min的過程中動力做的功W＝Fs＝2×107N×900m＝1.8×1010J，破冰船的推進功率為P=W故答案為：（1）1.4×108；（2）減小受力面積；增大；（3）1.8×1010；3×107。7．（2024?甘南州）2024年3月7日，圓滿完成中國第40次南極考察任務的“雪龍2”號，在南極秦嶺站載上考察隊員，啟程返回中國，如圖所示，雪龍2號搭載了科考人員后所受浮力增大（選填“增大”或“減小”），艦體略下沉（選填“上浮”或“下沉”）一些，雪龍2號科考船水下部分距海面深9m處承受海水產(chǎn)生的壓強為9.27×104Pa（ρ海水＝1.03×103kg/m3，g取10N/kg）。【答案】增大；下沉；9.27×104。【解析】解：如圖所示，雪龍2號搭載了科考人員后所受浮力增大，因為雪龍2號始終漂浮在海面上，浮力等于總重力，雪龍2號搭載了科考人員后所受重力增大，則浮力增大；根據(jù)阿基米德原理可知，這時的艦體略下沉一些；雪龍2號科考船水下部分距海面深9m處承受海水產(chǎn)生的壓強為p＝ρ海水gh＝1.03×103kg/m3×10N/kg×9m＝9.27×104Pa；故答案為：增大；下沉；9.27×104。8．（2023春?河東區(qū)期中）2023年4月6日，“雪龍2”號極地科考船順利回家，中國第39次南極考察任務圓滿完成。“雪龍二號”是全球第一艘采用船艏、船艉雙向破冰技術(shù)的極地科考破冰船。滿載時總質(zhì)量為1.4×104t，可在冰厚1.5m、雪厚0.2m的環(huán)境中勻速破冰航行。若海水的密度為1.0×103kg/m3，g取10N/kg，求滿載的“雪龍2號”：（1）漂浮在海面上時排開海水的體積。（2）水面下5m深處200cm2面積的船舷受到海水的壓力。【答案】（1）漂浮在海面上時排開海水的體積為1.4×104m3。（2）水面下5m深處200cm2面積的船舷受到海水的壓力為1000N。【解析】解：（1）漂浮在海面上時所受的浮力F浮＝G排＝m排g＝1.4×104×1000kg×10N/kg＝1.4×108N，根據(jù)阿基米德原理F浮＝ρ液gV排知，漂浮在海面上時排開海水的體積V排=F浮ρ海水g（2）水面下5m深處200cm2面積的船舷受到海水的壓強p＝ρ海水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5m＝5×104Pa；受到的壓力F＝pS＝5×104Pa×200×10﹣4m2＝1000N。答：（1）漂浮在海面上時排開海水的體積為1.4×104m3。（2）水面下5m深處200cm2面積的船舷受到海水的壓力為1000N。光現(xiàn)象與摩擦力9．（2024秋?福清市期末）2024年11月28日我國第41次考察隊，抵達南極中山站，彰顯我國雄厚的綜合實力。為研究地球氣候演變狀況，科考員在南極內(nèi)陸成功鉆取了545米的深冰芯。在雪地作業(yè)中，工作人員使用履帶雪地車，并佩戴護目鏡，如圖所示。回答問題。（1）雪地車履帶上有凸起紋路是為了增大摩擦力，行駛中，雪地車在雪地上壓出痕跡，說明力可以改變物體的形狀。（2）不同位置的科考員都能看到雪地車，是因為光在雪地車的表面發(fā)生漫反射；科考員戴護目鏡是為了防止白色雪面反射的太陽光太強烈（選填“強烈”或“微弱”），而傷害眼睛。（3）從鉆取的深冰芯中取一段均勻冰芯，測得其質(zhì)量為0.45kg，體積為0.5×10﹣3m3，則這段冰芯的密度是0.9×103kg/m3；若把該冰芯切去一半，剩余冰芯的密度是0.9×103kg/m3。【答案】（1）增大；形狀；（2）漫；強烈；（3）0.9×103；0.9×103。【解析】解：（1）雪地車履帶上有凸起紋路，是在壓力一定時，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦；行駛中，雪地車在雪地上壓出痕跡，說明力可以物體的形狀；（2）不同位置的科考員都能看到雪地車，是因為光在雪地車的表面發(fā)生漫反射；科考員戴護目鏡是為了防止雪面發(fā)生反射刺傷眼睛；（3）這段冰芯的密度ρ=mV=0.45kg0.5×10?3m3故答案為：（1）增大；形狀；（2）漫；強烈；（3）0.9×103；0.9×103。綜合應用題10．（2024?秦都區(qū)校級模擬）小明是一個建筑愛好者，他被圖甲所示的我國南極泰山科考站主樓的外形設(shè)計所吸引。他認為這種多棱柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計可能是為了更好地承受南極冰雪的壓力。那么主樓能承受的最大壓力可能與哪些因素有關(guān)呢？如圖乙所示，小明將打印紙剪成大小相等的四部分，然后分別做成如圖丙所示的兩組正多棱柱進行模擬探究。實驗中g(shù)取10N/kg。（1）分析圖丙所示的設(shè)計方案，推測小明可能認為多棱柱能承受的最大壓力與“棱數(shù)和棱高”有關(guān)，與棱柱的底面積（填“質(zhì)量”或“底面積”）無關(guān)。（2）為了比較棱柱能承受的最大壓力，小明將棱柱放在水平桌面上，把圓臺形小桶輕輕放在棱柱上，如圖丁。為使棱柱受力均勻，放置時應將小桶的中軸線與棱柱的中軸線對齊，緩緩向小桶中加水至棱柱變形，用天平測量出此時小桶和水的總質(zhì)量m。（3）換用不同的棱柱，多次實驗，收集部分數(shù)據(jù)記錄在下表。棱柱高b的測量數(shù)據(jù)如圖乙所示，第2次實驗的總質(zhì)量m如圖戊所示，將數(shù)據(jù)補錄入表格。實驗序號12345678多棱柱的高度/cma＝14.85b＝10.50多棱柱的棱數(shù)三四六八三四六八小桶和水的總質(zhì)量m/g185217281345243298518（4）比較實驗序號1和5、2和6、4和8三組數(shù)據(jù)，可得初步結(jié)論：當多棱柱的邊數(shù)相同時，多棱柱的高度越大，承受的壓力越小。（5）分析實驗數(shù)據(jù)規(guī)律，可推算第7次實驗的六棱柱能承受的最大壓力為4.08N，進一步推理分析可知：同等條件下，圓柱體所能承受的壓力更大。【答案】故答案為：（1）底面積；（2）對齊；（3）10.50，217（4）當多棱柱的邊數(shù)相同時，多棱柱的高度越大，承受的壓力越小（5）4.08；大。【解析】（1）多棱柱能承受的最大壓力與棱數(shù)和棱高有關(guān)，與底面積無關(guān)（2）為使棱柱受力均勻，放置時應將小桶的中軸線與棱柱的中軸線對齊，這樣能使棱柱受力均勻。（3）圖乙刻度尺的讀數(shù)為10.50厘米。圖戊天平讀數(shù)217克。（4）從圖中數(shù)據(jù)分析，當多棱柱的邊數(shù)相同時，多棱柱的高度越大，能承受的壓力越小。（5）從下圖中分析第7次實驗的六棱柱能承受的最大質(zhì)量為408克，則能承受的最大壓力為F＝G＝mg＝408×10﹣3kg×10N/kg＝4.08N；進一步推理當邊數(shù)無限增大時，圓柱體的承受力更大。故答案為：（1）底面積；（2）對齊；（3）10.50，217（4）當多棱柱的邊數(shù)相同時，多棱柱的高度越大，承受的壓力越小（5）4.08；大。綜合計算題11．（2024秋?葉集區(qū)期中）2024年11月1日，中國第41次南極科學考察隊出征，乘坐“雪龍?zhí)枴焙汀把?號”極地科學考察破冰船從廣州出發(fā)，奔赴南極。某次任務中，科考隊在到達預定的取樣地點時，通過聲吶向海底發(fā)出一束超聲波，經(jīng)過2.4s接收到從海底反射回的超聲波，隨后放出一個下沉速度為10m/s的取樣機器人前往海底取樣。返程時，他們發(fā)現(xiàn)正前方有一座靜止的冰山，于是鳴笛一聲，經(jīng)過2.6s聽到冰山反射的回聲，10s后再鳴笛一聲，經(jīng)過2.2s聽到回聲，船在該過程保持固定的速度航行。已知聲音在空氣中的傳播速度是340m/s，在海水中的傳播速度是1500m/s，求：（1）取樣地點的海底深度；（2）取樣機器人從海面下潛到海底需要多長時間？（3）從第一次鳴笛到第二次鳴笛的時間里，船航行了多少m？（精確到個位）【答案】（1）1800m；（2）180s；（3）69m。【解析】解：（1）聲吶向海底發(fā)出一束超聲波，經(jīng)過2.4s接收到從海底反射回的超聲波，因此取樣地點的海底深度為?=s（2）取樣機器人的下沉速度為10m/s，則取樣機器人從海面下潛到海底需要的時間為t2（3）設(shè)船的速度為v船，則第一次鳴笛時船距冰山的距離為s3=s聲空氣1+s船12=v空氣t3+v船t32，第二次鳴笛時，船距冰山的距離為s4=故答案為：（1）1800m；（2）180s；（3）69m。1．（2024春?富縣期末）2024年1月22日，我國第40次南極考察“雪龍2”號大洋隊完成了本航次走航及大洋調(diào)查任務。如圖所示，“雪龍2”號科考破冰船滿載排水量約為14000t。（g取10N/kg，ρ海水＝1.0×103kg/m3）下列說法正確的是（）A．“雪龍2”號靜止時，受到浮力的方向豎直向下 B．“雪龍2”號漂浮在海面上時，所受的重力大小等于所受的浮力大小 C．“雪龍2”號船滿載時，受到的浮力約為1.4×107N D．“雪龍2”號由海水密度低的海域駛向海水密度高的海域時，受到的浮力變大【答案】B【解析】解：A．“雪龍2”號科考破冰船靜止時，受力平衡，根據(jù)二力平衡條件可知，受到浮力的方向與受到的重力方向相反，重力的方向為豎直向下，所以浮力的方向豎直向上，故A錯誤；B．“雪龍2”號漂浮在海面上時，處于平衡狀態(tài)，根據(jù)物體的浮沉條件可知，其受到的浮力大小等于所受的重力大小，故B正確；C．根據(jù)阿基米德原理可得，“雪龍2”號船滿載時，受到的浮力約為F浮D．“雪龍2”號由海水密度低的海域駛向海水密度高的海域時，始終漂浮，受到的浮力始終等于其重力，重力不變，則受到的浮力不變，故D錯誤。故選：B。2．（2024秋?鹽山縣期末）2024年4月10日，“雪龍”號極地考察船停靠山東青島，標志著我國第40次南極考察圓滿結(jié)束。“雪龍?zhí)枴笔侵袊谌鷺O地破冰船和科學考察船，最大航速約18節(jié)（節(jié)是一個專用于航海的速度單位1節(jié)約等于18.5km/h）。雪龍?zhí)栐诳瓶蓟顒又薪?jīng)過某海洋區(qū)域時，利用回聲定位原理從海面豎直向海底發(fā)射超聲波，從發(fā)射到接收到回聲所用的時間為4s。（已知聲音在海水中的傳播速度為1500m/s）（1）探測器發(fā)出的超聲波由聲源的振動而產(chǎn)生的。（2）“雪龍?zhí)枴暗淖畲蠛剿偈嵌嗌賙m/h？（3）該處海洋的深度為多少m？【答案】（1）振動；（2）“雪龍?zhí)枴暗淖畲蠛剿偈?33km/h；（3）該處海洋的深度為3000m。【解析】解：（1）一切聲音都是由于物體振動產(chǎn)生的，探測器發(fā)出的超聲波由聲源的振動而產(chǎn)生的。（2）“雪龍?zhí)枴暗淖畲蠛剿賤＝18節(jié)＝18×18.5km/h＝333km/h；（3）聲音傳播到海底的時間：t=1由v=ss＝vt＝1500m/s×2s＝3000m。答：（1）振動；（2）“雪龍?zhí)枴暗淖畲蠛剿偈?33km/h；（3）該處海洋的深度為3000m。3．（2024?當陽市校級模擬）如圖所示，龍年伊始，大國重器之龍字號——“雪龍2號”極地科考破冰船破冰前行，執(zhí)行中國第40次南極考察任務。“雪龍2號”全長122米，排水量1.4萬噸，破冰能力為PC3級，能在1.5米厚冰層的海面以2節(jié)的航速連續(xù)破冰航行。（1節(jié)＝1.852km/h，海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）（1）“雪龍2號”以2節(jié)的平均速度破冰航行30min，航行的距離多大？（2）“雪龍2號”以1m/s的速度勻速直線破冰航行時，輪船牽引力的功率為8000kW，求“雪龍2號”受到的阻力；（3）某次破冰過程中，“雪龍2號”部分船體沖上冰層后其排開水的體積減小了4×103m3，求船體對冰層的壓力。【答案】（1）航行的距離為1.852km；（2）“雪龍2號”受到的阻力為8×106N；（3）船體對冰層的壓力為4×107N。【解析】解：（1）2節(jié)的速度為：v＝2×1.852km/h＝3.704km/h，由v=ss＝vt＝3.704km/h×30