Question

4．如圖所示是094型彈道導彈核潛艇，它是我國最先進的以核反應堆為動力來源的潛艇，其體積為5×10³m³，水下持續航行可達20萬海里，最大下潛深度達300m．（g=10N/Kg，ρ_水=1×10³Kg/m³）問：
（1）核反應堆中發生的是重核裂變反應．
（2）它在潛入到水下執行任務時所受浮力．
（3）它潛入到水下200m時，它的一個面積為1.2m²的艙蓋所受海水的壓強和壓力．

Answer 1

分析 （1）核能發電是利用鈾原子核裂變時放出的核能來發電的．核電站的核心設備是核反應堆，核反應堆是通過可控裂變（鏈式反應）釋放能量的．
（2）潛水艇完全浸沒時排開海水的體積等于物體體積，根據F_浮=ρ_液gV_排就可以計算出它受到的浮力．
（3）知道潛水艇下潛的深度，根據p=ρgh可以求出海水對潛水艙蓋的壓強，由公式F=pS可以求出海水對艙蓋的壓力．

解答 解：（1）核反應堆發生的是重核裂變反應；
（2）潛水艇在潛入到水下執行任務時，排開海水的體積等于其自身體積V=5×10³m³，
故潛水艇受到的浮力：F_浮=ρ_液gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×5×10³m³=5×10⁷N；
（3）海水對潛水艇外殼的壓強：p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×200m=2×10⁶Pa，
由p=$\frac{F}{S}$得，海水對該觀測孔的壓力：F=pS=2×10⁶Pa×1.2m²=2.4×10⁶N．
答：（1）重核裂變；
（2）潛水艇受到的浮力是5×10⁷N；
（3）海水對潛水艇的壓強約是2×10⁶Pa，海水對艙蓋的壓力約是2.4×10⁶N．

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鍵．