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為增加學生的國防知識,某中學九(2)班同學到東海艦隊參觀某型號潛水艇.潛水艇的艇殼是用高強度的特種鋼板制造,最大下潛深度可達350m,潛水艇的總體積為 1.5×103m3時,艇內兩側有水艙,其截面如圖所示,通過向水艙中充水或從水艙中向外排水水來改變潛水艇的自重,從而使其下沉或上浮.(海水密度取 1.0×103Kg/m3)求:
(l)當潛水艇潛至某深度時,有一出艙門與海水的接觸面積為1.5m2 時,此門離海面100m,求此出艙門受到海水的壓力為多少?
(2)水艙未充海水時,潛水艇總重量為9×106N,此時,漂浮在海面的潛水艇排開海水的體積是多少?
(3)為使潛水艇完全潛入海水中,至少應向水艙充入海水的質量是多少?

【答案】分析:(1)知道水深、密度,根據液體壓強公式求出液體壓強,再根據F=pS求出受到的壓力.
(2)潛水艇漂浮在水面上,根據漂浮條件求出潛水艇受到的浮力.根據阿基米德原理求出潛水艇排開海水的體積.
(3)知道潛水艇的體積、水的密度,根據阿基米德原理求出浮力.
潛水艇完全潛入海水中,潛水艇受到的浮力等于重力,知道水艙未充水的重力,可以求出至少增加水的重力,求出增加水的質量.
解答:解:(1)出艙門受到的壓強為:p=ρgh=1.0×103Kg/m3×9.8N/kg×100m=9.8×105Pa,
出艙門受到的壓力為:F=pS=9.8×105Pa×1.5m2=1.47×106N.
(2)潛水艇漂浮在海面上,潛水艇受到的浮力:F=G=9×106N,
潛水艇排開水的體積:V==≈918.4m3
(3)潛水艇完全潛入海水中,潛水艇受到的浮力為:
F'=ρgV'=1.0×103Kg/m3×9.8N/kg×1.5×103m3=1.47×107N,
水艙至少充水重力為:G'=F'-G=1.47×107N-9×106N=5.7×106N,
充水質量為:m===5.8×105kg.
答:(l)出艙門受到海水的壓力為1.47×106N.
(2)水艙未充海水時,潛水艇漂浮在海面的潛水艇排開海水的體積約為918.4m3
(3)為使潛水艇完全潛入海水中,至少應向水艙充入海水的質量是5.8×105kg.
點評:(1)當物體漂浮和懸浮時,首先要考慮浮力等于重力,一般情況下,這個條件都是非常重要的.
(2)本題主要考查了液體壓強、液體壓力、漂浮和懸浮條件、阿基米德原理等.
練習冊系列答案
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(1)水艙未充海水時,潛水艇總重量為9.27×106N,此時,漂浮在海面的潛水艇排開海水的體積是多少?
(2)為使潛水艇完全潛入水中,至少應向水艙充入海水的重量是多少?
(3)潛水艇的艇殼用高強度的特種鋼板制造的原因是什么?

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(l)當潛水艇潛至某深度時,有一出艙門與海水的接觸面積為1.5m2 時,此門離海面100m,求此出艙門受到海水的壓力為多少?
(2)水艙未充海水時,潛水艇總重量為9×106N,此時,漂浮在海面的潛水艇排開海水的體積是多少?
(3)為使潛水艇完全潛入海水中,至少應向水艙充入海水的質量是多少?

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(1)水艙未充海水時,潛水艇總重量為9.27×106 N,此時,漂浮在海面的潛水艇排開海水的體積是多少?(2)為使潛水艇完全潛人海水中,至少應向水艙充人海水的重量是多少?

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900m3
900m3
,潛水艇的艇殼用高強度的特種鋼板制造的原因是
液體內部的壓強隨深度的增加而增大
液體內部的壓強隨深度的增加而增大

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(1)水艙未充海水時,潛水艇總重量為9.27 ×106 N, 此時,漂浮在海面的潛水艇排開海水的體積是多少?     
(2)為使潛水艇完全潛人海水中,至少應向水艙充人海水的重量是多少?
(3)潛水艇的艇殼用高強度的特種鋼板制造的原因是什么?

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