题目

庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行，图中093改进型攻击核潜艇于2019年4月27日公开亮相，进行了战略巡航。该潜艇最大核动力功率为2.8×104kW ， 完全下潜到海面下后的排水量为6.8×103t（取海水密度ρ=1×103kg/m3、g=10N/kg）。问： （1） 该潜艇悬浮时，其上一面积为0.05m2的整流罩距海面深度为200m ， 此时整流罩受到海水的压力为多少？ （2） 若最大核动力功率转化为水平推力功率的效率为80%，该潜艇在海面下以最大核动力功率水平巡航时，受到的水平推力为1.6×106N ， 此时潜艇的巡航速度为多少？ （3） 该潜艇浮出海面处于漂浮时，露出海面的体积为1.5×103m3 ， 此时潜艇的总重量是多少？ 答案： 解：潜艇下潜到200m深处时，h=200m； 此时整流罩所受海水的压强：p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×200m=2×106Pa。 整流罩的面积：S=0.05m2， 由p= FS 变形得，整流罩所受压力为：F=pS=2×106Pa×0.05m2=1×105N 答：整流罩受到海水的压力为1×105N。 解：最大核动力功率：P总=2.8×104kW=2.8×107W； 根据η= P有用P总 可得： 有用功率：P有用=ηP总=80%×2.8×107W=2.24×107W； 由P=Fv得潜艇的巡航速度： v= P有用F = 2.24×107W1.6×106N =14m/s 答：潜艇的巡航速度为14m/s。 解：完全下潜到海面下后的排水量为6.8×103t，则V=V排= m排ρ水 = 6.8×103×103kg1×103kg/m3 =6.8×103m3。 潜艇浮出海面处于漂浮时，排开水的体积V排′=V-V露=6.8×103m3-1.5×103m3=5.3×103m3， 根据漂浮条件和F浮=ρ液gV排可得，此时潜艇的总重量： G=F浮=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×5.3×103m3=5.3×107N 答：该潜艇浮出海面处于漂浮时，潜艇的总重量是5.3×107N。

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