Question

11．戰(zhàn)略核潛艇又被稱為彈道導(dǎo)彈核潛艇，是因為潛艇所攜帶的彈道導(dǎo)彈射程遠達到或超過8000公里，彈道導(dǎo)彈彈頭具有分彈頭，而且是核彈頭，對別國有威懾力量．下圖是我國新型核潛艇，是保衛(wèi)國家安全的利器．它的部分性能參數(shù)如下：水下排水量11500噸；水面排水量9000噸；水下巡航速度20節(jié)；最大潛深350米．
求：（1）核潛艇在水面航行時受到的浮力多大？
（2）該核潛艇下潛到最大深度時受到水的壓強為多少？此時核潛艇上一個面積是400cm²的觀察窗口受到海水的壓力多大？
（3）若核潛艇在水下巡航時，做水平勻速直線運動，所受阻力為3×10⁵N，則它的動力功率是多少？（1節(jié)≈0.5m/s，g=10N/kg，ρ_海水=1×10³kg/m³）

Answer 1

分析 （1）核潛艇完全浸沒時排開海水的體積等于物體體積，根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排就可以計算出它受到的浮力．
（2）知道核潛艇下潛的深度，根據(jù)p=ρgh可以求出海水對觀察窗口的壓強，由公式F=pS可以求出海水對觀察窗口的壓力；
（3）由P=Fv可求功率．

解答 解：（1）由表格可知，在水面上航行時m_排=9 000 t=9×10⁶kg
則潛艇在水面航行時受到的浮力F_浮=G_排=m_排g=9×10⁶kg×10N/kg=9×10⁷N；
（2）潛艇下潛到最大深度時P=ρgh=1×10³ kg/m³×10 N/kg×350 m=3.5×10⁶Pa；
由P=$\frac{F}{S}$可得，此時觀察窗口所受到的壓力：F=PS=3.5×10⁶ Pa×400×10^-4m²=1.4×10⁵N；
（3）因為潛艇做勻速運動，所以F_牽=f=3×10⁵N
則動力的功率P=F_牽v=3×10⁵ N×20×0.5 m/s=3×10⁶ W．
答：（1）核潛艇在水面航行時受到的浮力是9×10⁷N；
（2）該核潛艇下潛到最大深度時受到水的壓強為3.5×10⁶Pa；
此時核潛艇上一個面積是400cm²的觀察窗口受到海水的壓力1.4×10⁵N；
（3）若核潛艇在水下巡航時，做水平勻速直線運動，所受阻力為3×10⁵N，則它的動力功率是3×10⁶ W．

點評 本題是一道浮力和壓強的綜合計算題，典型題目，難度不大，熟練應(yīng)用浮力公式、液體壓強公式、壓強公式的變形公式是正確解題的關(guān)鍵．