Question

1．我國(guó)最新核潛艇096型（如圖）配備更為先進(jìn)的“巨浪-3”型導(dǎo)彈，其射程超過(guò)10000公里，這意味著，即使是在中國(guó)近海發(fā)射，美國(guó)全境都將被納入核打擊范圍，而且可搭載導(dǎo)彈數(shù)量多達(dá)24枚．懸浮在海水中的潛艇排開(kāi)海水的質(zhì)量為3×10⁶kg（g取10N/kg，海水的密度取1×10³kg/m³）．請(qǐng)完成下列分析與計(jì)算：
（1）潛艇上浮、下潛的原理是過(guò)讓海水進(jìn)、出壓力艙改變潛水艇受到的重力，實(shí)現(xiàn)上浮或下沉的．
（2）畫(huà)出懸浮在海水中潛艇的受力示意圖（以點(diǎn)代替潛艇）．
（3）潛艇排開(kāi)海水的體積是多少？
（4）潛艇所受浮力多大？
（5）潛艇所受重力多大？

Answer 1

分析 （1）潛水艇浸沒(méi)在水中無(wú)論是上浮還是下沉，潛水艇的體積不變（排開(kāi)水的體積不變），受浮力不變；
通過(guò)讓海水進(jìn)、出壓力艙改變潛水艇受到的重力，實(shí)現(xiàn)上浮或下沉的；
（2）懸浮時(shí)重力等于浮力，畫(huà)圖表示；
（3）利用密度的變形公式求解排開(kāi)海水的體積；
（4）根據(jù)阿基米德原理，潛水艇在水中的浮力等于排開(kāi)液體所受的重力；
（5）根據(jù)懸浮條件G=F_浮可求得潛艇所受重力．

解答 解：（1）在水中，潛水艇受到水的浮力和重力的作用，潛水艇浸沒(méi)在水中無(wú)論是上浮還是下沉，潛水艇的體積不變（排開(kāi)水的體積不變），受浮力不變；通過(guò)讓海水進(jìn)、出壓力艙改變潛水艇受到的重力，實(shí)現(xiàn)上浮或下沉的；所以潛水艇能夠上浮和下沉是通過(guò)改變自身重力來(lái)實(shí)現(xiàn)的；
（2）懸浮時(shí)受到的重力等于浮力，如圖：

（3）根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$得：潛艇排開(kāi)海水的體積V_排=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{3×1{0}^{6}kg}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=3×10³m³；
（4）根據(jù)基米德原理可得：潛艇所受浮力F_浮=G_排=m_排g=3×10⁶kg×10N/kg=3×10⁷N；
（5）懸浮時(shí)浮力等于重力：F_浮=G=3×10⁷N；
故答案為：（1）過(guò)讓海水進(jìn)、出壓力艙改變潛水艇受到的重力，實(shí)現(xiàn)上浮或下沉的；
（2）如上圖；
（3）潛艇排開(kāi)海水的體積是3×10³m³；
（4）潛艇所受浮力為3×10⁷N；
（5）潛艇所受重力為3×10⁷N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了浮沉條件、力的示意圖、阿基米德原理以及密度公式的應(yīng)用，考查的知識(shí)點(diǎn)較多，但難度不大．