问题详情:
(2016•德州)近日,我国新型战略核潜艇(如图所示)为保障国家安全,进行了战略巡航.下表是核潜艇的部分*能参数
水下排水量 | 11500吨 | 水下最大航速 | 36节 |
水面排水量 | 9000吨 | 水下巡航速度 | 20节 |
艇长 | 135米 | 最大潜深 | 350米 |
艇宽 | 13米 | 发电机最大功率 | 25000千瓦 |
求:
(1)核潜艇以水下最大航速行驶,到距离2700km外的某海域执行任务所用的时间;(1节≈0.5m/s)
(2)核潜艇在水面航行时受到的浮力;下潜到最大深度时受到水的压强;(g=10N/kg,海水的密度ρ海水=1.03×103kg/m3)
(3)若核潜艇在水下巡航时,做水平匀速直线运动,所受阻力与速度的关系如图乙所示,它的动力功率是多少?
【回答】
【分析】(1)知道核潜艇水下最大航速和距离,利用t=求所用时间;
(2)由表格可知,在水面上航行时的排水量,利用阿基米德原理求受到的浮力;已知下潜最大深度利用p=ρgh求受到海水的压强;
(3)核潜艇在水下巡航时,做水平匀速直线运动,受到的动力和阻力是一对平衡力,大小相等,求出动力,知道在水下航行的速度,利用P=Fv求动力的功率.
【解答】解:
(1)核潜艇水下最大航速v=36×0.5m/s=18m/s,s=2700km=2.7×106m,
由v=得所用时间:
t===1.5×105s;
(2)由表格数据可知,在水面上航行时,m排=9000t=9×106kg,
则核潜艇在水面航行时受到的浮力:F浮=G排=m排g=9×106kg×10N/kg=9×107N;
下潜最大深度h=350m,受到海水的压强:
p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×350m=3.605×106Pa;
(3)核潜艇在水下巡航时,做水平匀速直线运动,受到的动力和阻力是一对平衡力,大小相等,
它在水下航行速度为20节时,由图象可知:F=f=30×104N,
因此动力的功率:
P=Fv=30×104N×20×0.5m/s=3×106W.
答:(1)核潜艇以水下最大航速行驶,到距离2700km外的某海域执行任务所用的时间为1.5×105s;
(2)核潜艇在水面航行时受到的浮力为9×107N;下潜到最大深度时受到水的压强为3.605×106Pa;
(3)若核潜艇在水下巡航时,做水平匀速直线运动,所受阻力与速度的关系如图乙所示,它的动力功率是3×106W.
【点评】本题为力学综合题,考查了速度公式、重力公式、阿基米德原理液体压强公式、功率公式和二力平衡条件的应用,虽知识点多、综合*强,但都属于基础,难度不大.
知识点:压强和浮力单元测试
题型:计算题