Question

【題目】我國自主研制的第三代常規動力潛艇（如圖所示），它具備選進的通訊設備、武器系統、導航系統、水聲對抗、隱蔽性強，噪聲低、安全可靠等優異性能，主要技術參數如表：

求：（海水的密度近似為1．0×103kg/m3，g=10N/kg）

（1）因訓練任務需要潛艇在水上航行，此時露出水面的體積為多大？

（2）潛艇下潛到200m深處時，潛艇上一個面積是400cm2的觀察窗口受到海水的壓力為多大？

（3）潛艇在水下執行巡航任務，以最大航速勻速行駛5h的路程為多少？若潛艇發動機以最大輸出功率工作時螺旋槳推進器效率為80%，潛艇以最大航行駛時受到水的平均阻力f為多大？

Answer 1

【答案】（1）750m3；（2）8×104N；（3）2．4×105N

【解析】

試題分析：（1）水下排水量為3000噸，水上排水量為2250噸，

潛艇在水上航行與水下航行相比，減小的排水量：△m排=m排2﹣m排1=3000t﹣2250t=750t=7．5×105kg，

由ρ=可知，露出的體積：V露=△V排===750m3．

（2）潛艇下潛到200m深處時，h=200m；

此時觀察窗口所受海水的壓強：p=ρgh=1．0×103kg/m3×10N/kg×200m=2×106Pa．

觀察窗口的面積：S=400cm2=0．04m2，

由壓強公式p=變形得，觀察窗口所受壓力為：F=pS=2×106Pa×0．04m2=8×104N．

（3）潛艇在水下的最大航速：v=36km/h=10m/s，

由v=得，行駛5h的路程：s=vt=36km/h×5h=180km；

最大輸出功率：P總=3000kW=3×106W；

由η=得有用功率：P有用=ηP總=80%×3×106W=2．4×106W；

由P=Fv得牽引力：F===2．4×105N；

由于潛艇以最大航速勻速行駛，受到平衡力作用，則水的平均阻力f=F=2．4×105N。