Question

6．目前世界上最先進的核潛艇是美國“海狼”級核潛艇，其中有一艘“吉米•卡特”號核潛艇如圖甲所示，其部分性能參數如表所示：

艦　　　　　 號	吉米•卡特（SSN23）	水下最大航速	38節
水下排水量	9124t	水下巡航速度	20節
水面排水量	8060t	最 大 潛 深	610m
艇　　　　　 長	107.6m	核 反 應 堆	1座S6W型壓水堆
艇　　　　　 寬	12.9m	發動機最大功率	33.57兆瓦

（1）核潛艇的動力來源于一座功率很大的核反應堆，核反應堆的能量來源于重核裂變．
（2）“吉米•卡特”號核潛艇在水面航行時受到多大浮力？
（3）該核潛艇在水下勻速航行時，所受阻力與速度的關系如圖乙所示，當它在水下巡航時其動力功率應為多少？（1節≈0.5m/s）

Answer 1

分析 （1）核裂變和核聚變都能釋放能量，對于核裂變是可控的，如核潛艇的核反應堆就是通過核裂變提供能量的，對于核聚變過程不可控，如氫彈爆炸就是利用核聚變釋放能量；
（2）根據阿基米德原理求出吉米•卡特號核潛艇在水面航行時它受到水的浮力；
（3）根據圖象讀出核潛艇在水下勻速巡航時的牽引力，根據公式P=Fv求出動力的功率；

解答 解：
（1）核潛艇的核反應堆是利用原子核發生裂變釋放能量來工作的；
（2）由表格可知在水面上航行時，m_排=8060t=8.06×10⁶kg，
則受到的浮力：F_浮1=G_排=m_排g=8.06×10⁶kg×10N/kg=8.06×10⁷N；
（3）根據二力平衡可知，動力F與阻力f相等，即它在水下航行速度為20節時，由圖象可知：F=f=30×10⁴N，
因此動力的功率為P=Fv=30×10⁴N×20×0.5m/s=3×10⁶W．
答：（1）重核裂變；
（2）“吉米•卡特”號核潛艇在水面航行時受到8.06×10⁷N的浮力；
（3）當它在水下巡航時，其動力功率為3×10⁶W；

點評 本題考查了核能、阿基米德原理和功率公式的應用，知道核能分為裂變和聚變兩種，裂變分為兩種：可控鏈式反應和不可控鏈式反應，前者主要應用在核反應堆中，后者應用在原子彈中；聚變主要應用在氫彈上．