Question

【題目】我國(guó)海軍正在服役的遠(yuǎn)征24號(hào)是一艘常規(guī)攻擊潛艇。該潛艇能下潛的最大深度為350m，總體積為2.25×103m3，艇內(nèi)兩側(cè)有水艙，潛水艇截面如圖所示。通過(guò)向水艙中充水或從水艙中向外排水來(lái)改變潛水艇的自重，從而使其下沉或上�。êＫ�密度取1×103kg/m3，g取10N/kg）。

（1）該潛艇能承受的最大壓強(qiáng)為多少帕？

（2）水艙還未充水時(shí)，潛水艇總重量為2.0×107N，此時(shí)，漂浮在海面上的潛水艇排開(kāi)水的體積是多少？

（3）為使?jié)撍�艇完全潛入水中，至少�?yīng)向水艙充入重量是多少牛的水？

Answer 1

【答案】（1）3.5×106Pa；（2）2000m3；（3）2.5×106N。

【解析】

（1）已知潛艇能下潛的最大深度，利用液體壓強(qiáng)公式求該潛艇能承受的最大壓強(qiáng)；
（2）潛水艇漂浮時(shí)，根據(jù)漂浮條件求出浮力，利用阿基米德原理可求排開(kāi)水的體積；
（2）已知潛艇的總體積，可求潛水艇完全沒(méi)入時(shí)受到的浮力，而潛水艇受到的浮力等于潛水艇重加上水艙內(nèi)的水重，據(jù)此求出應(yīng)向水艙充入海水的重。

（1）該潛艇能承受的最大壓強(qiáng)：p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×350m=3.5×106Pa；

（2）因?yàn)樗�艙還未充水時(shí)，潛水艇漂浮，所以潛艇受到的浮力：F浮=G=2.0×107N，

由F浮=ρ海水gV排可得排開(kāi)海水的體積：；

（2）潛水艇完全潛入水中時(shí)，V排′=V=2.25×103m3，

此時(shí)受到的浮力：F浮′=ρ海水gV排′=1×103kg/m3×10N/kg×2.25×103m3=2.25×107N，
由F浮′=G艇+G海水可得應(yīng)向水艙充入海水的重力：G海水=F浮′-G艇=2.25×107N-2×107N=2.5×106N；
答：（1）該潛艇能承受的最大壓強(qiáng)為3.5×106Pa；

（2）水艙還未充水時(shí)，潛水艇總重量為2.0×107N，此時(shí)，漂浮在海面上的潛水艇排開(kāi)水的體積是2000m3；

（3）為使?jié)撍�艇完全潛入水中，至少�?yīng)向水艙充入重力是2.5×106N。