Question

為增加學(xué)生的國防知識，某中學(xué)九（7）班同學(xué)到東海艦隊參觀某型號潛水艇．潛水艇的艇殼是用高強(qiáng)度的特種鋼板制造，最大下潛深度可達(dá)350m．潛水艇的總體積為1.5×10³m³，艇內(nèi)兩側(cè)有水艙，潛水艇截面如圖所示．通過向水艙中充水或從水艙中向外排水來改變潛水艇的自重，從而使其下沉或上浮．（海水密度為1.03×10³kg/m³，g取10N/kg）
（1）水艙未充海水時，潛水艇總重量為9.27×10⁶N，此時，漂浮在海面的潛水艇排開海水的體積是多少？
（2）為使?jié)撍�艇完全潛入水中，至少�?yīng)向水艙充入海水的重量是多少？
（3）潛水艇的艇殼用高強(qiáng)度的特種鋼板制造的原因是什么？

Answer 1

分析：（1）潛水艇漂浮時浮力等于重力，求出浮力，利用阿基米德原理可求排開水的體積；
（2）已知潛艇的總體積可求潛水艇完全沒入時受到的浮力，而潛水艇受到的浮力等于潛水艇重加上水艙內(nèi)的水重，據(jù)此求出應(yīng)向水艙充入海水的重；
（3）液體內(nèi)部的壓強(qiáng)隨深度的增大而增大．

解答：解：（1）∵潛水艇漂浮，
∴F_浮=G=9.27×10⁶N
∵F_浮=ρ_海水gV_排，
∴潛水艇排開海水的體積：
V_排=

F浮

ρ海水g

=

9.27×106N

1.03×103kg/m3×10N/kg

=900m³；
（2）潛水艇沒在水中時
F_浮′=ρ_海水gV_排′=1.03×10³kg/m³×10N/kg×1.5×10³m³=1.545×10⁷N，
F_浮′=G_艇+G_海水
G_海水=F_浮′-G_艇=1.545×10⁷N-9.27×10⁶N=6.18×10⁶N；
（3）∵液體內(nèi)部的壓強(qiáng)隨深度的增大而增大，
∴為了使?jié)撍�艇在深水處能承受更大的水壓，艇殼用高�?qiáng)度的特種鋼板制造．
答：（1）漂浮在海面的潛水艇排開海水的體積是900m³；
（2）為使?jié)撍�艇完全潛入海水中，至少�?yīng)向水艙充入海水的重量是6.18×10⁶N；
（3）潛水艇的艇殼用高強(qiáng)度的特種鋼板制造的原因是為了使?jié)撍�艇在深水處能承受更大的水壓�?/div>

點評：本題考查了學(xué)生對液體壓強(qiáng)公式、阿基米德原理、物體的漂浮條件的掌握和運用，要求靈活運用公式進(jìn)行計算．