慶祝***海*成立70週年海上閱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...
問題詳情:
慶祝***海*成立70週年海上閱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
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