Question

中國在海軍裝備現代化的進程中，已擁有世界最先進的核潛艇．如圖為某種型號的導彈型核潛艇，該艇水上排水量為16600噸，水下排水量為18700噸．艇長170.7m、艇寬12.8m．下潛深度可達300m．
（1）核潛艇都用抗壓能力很強的厚鋼板制成的，為什么？
（2）它在水下航行時所受浮力是多少？
（3）它在水面航行時露出水面的體積是多少？（海水密度近似取作ρ_水=1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）．

Answer 1

分析：（1）液體壓強隨著深度的增加而增大，潛艇在水中位置越深，水對潛艇產生的壓強就越大．
（2）利用阿基米德原理求浮力，浸入液體中的物體所受浮力等于排開液體的重力．
（3）潛艇浸沒在水中，潛艇的體積不變（排開水的體積不變），受浮力不變；通過讓海水進、出改變潛艇受到的重力，從而改變上浮或下沉．

解答：解：（1）液體壓強隨著深度的增加而增大，潛艇在水中位置越深，水對潛艇產生的壓強就越大，所以潛艇的艇殼要用抗壓能力很強的特種鋼材制成．
（2）根據阿基米德原理：F_浮=G_排=1.87×10⁷kg×10N/kg=1.87×10⁸N．
（3）潛艇在水面上時，浮力等于重力：F_浮=G，即ρgV_排=mg，V_排=

m

ρ

=

1.66×107kg

1.0×103kg/m3

=1.66×10⁴m³；
同理，核潛艇的總體積：V_總=

m

ρ

=

1.87×107kg

1.0×103kg/m3

=1.87×10⁴m³；
所以露出的體積為：V_露=V_總-V_排=1.87×10⁴m³-1.66×10⁴m³=2.1×10³m³；
答：（1）潛艇在水中位置越深，水對潛艇產生的壓強就越大，所以潛艇的艇殼要用抗壓能力很強的特種鋼材制成．
（2）它在水下航行時所受浮力是1.87×10⁸N．
（3）它在水面航行時露出水面的體積是2.1×10³m³．

點評：本題考查了學生對阿基米德原理、以及超聲波的掌握和運用，反映利用所學知識分析解決實際問題的能力，學以致用！