慶祝***海*成立70週年海上閲兵活動在青島附近海域舉行，圖中093改進型攻擊核潛艇於2019年4月2...

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問題詳情：

慶祝***海*成立70週年海上閲兵活動在青島附近海域舉行，圖中093改進型攻擊核潛艇於2019年4月27日公開亮相，進行了戰略巡航。該潛艇最大核動力功率為2.8×104kW，完全下潛到海面下後的排水量為6.8×103t（取海水密度ρ=1×103kg/mg=10N/kg）。問：

（1）該潛艇懸浮時，其上一面積為0.05m2的整流罩距海面深度為200m，此時整流罩受到海水的壓力為多少？（2）若最大核動力功率轉化為水平推力功率的效率為80%，該潛艇在海面下以最大核動力功率水平巡航時，受到的水平推力為1.6×106N，此時潛艇的巡航速度為多少？（3）該潛艇浮出海面處於漂浮時，露出海面的體積為1.5×103m3，此時潛艇的總重量是多少？

【回答】

解：（1）潛艇下潛到200m深處時，h=200m；此時整流罩所受海水的壓強：p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×200m=2×106Pa。整流罩的面積：S=0.05m2，由p=變形得，整流罩所受壓力為：F=pS=2×106Pa×0.05m2=1×105N。（2）最大核動力功率：P總=2.8×104kW=2.8×107W；根據η=可得：有用功率：P有用=ηP總=80%×2.8×107W=2.24×107W；由P=Fv得潛艇的巡航速度： v===14m/s；（3）完全下潛到海面下後的排水量為6.8×103t，則V=V排===6.8×103m3。潛艇浮出海面處於漂浮時，排開水的體積V排′=V-V露=6.8×103m3-1.5×103m3=5.3×103m3，根據漂浮條件和F浮=ρ液gV排可得，此時潛艇的總重量： G=F浮=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×5.3×103m3=5.3×107N。答：（1）整流罩受到海水的壓力為1×105N；（2）潛艇的巡航速度為14m/s；（3）該潛艇浮出海面處於漂浮時，潛艇的總重量是5.3×107N。【解析】

（1）運用液體壓強公式p=ρgh，可求壓強大小。再根據F=pS可求壓力。（2）根據η=求出有用功率，根據P=Fv即可求出潛艇的巡航速度。（3）潛艇浮出海面處於漂浮時，求出排開水的體積，利用阿基米德原理和漂浮條件即可求出艇的總重量。此題是一道力學綜合題，熟練運用液體壓強公式、浮沉條件、阿基米德原理、功率和效率的計算，關鍵是會進行必要的變形。

知識點：力和機械單元測試

題型：實驗,探究題

Tags：閲兵核潛艇慶祝改進型圖中

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