Question

【题目】我国自主研制的第三代常规动力潜艇（如图所示），它具备选进的通讯设备、武器系统、导航系统、水声对抗、隐蔽性强，噪声低、安全可靠等优异性能，主要技术参数如表：

求：（海水的密度近似为1．0×103kg/m3，g=10N/kg）

（1）因训练任务需要潜艇在水上航行，此时露出水面的体积为多大？

（2）潜艇下潜到200m深处时，潜艇上一个面积是400cm2的观察窗口受到海水的压力为多大？

（3）潜艇在水下执行巡航任务，以最大航速匀速行驶5h的路程为多少？若潜艇发动机以最大输出功率工作时螺旋桨推进器效率为80%，潜艇以最大航行驶时受到水的平均阻力f为多大？

Answer 1

【答案】（1）750m3；（2）8×104N；（3）2．4×105N

【解析】

试题分析：（1）水下排水量为3000吨，水上排水量为2250吨，

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

由ρ=可知，露出的体积：V露=△V排===750m3．

（2）潜艇下潜到200m深处时，h=200m；

此时观察窗口所受海水的压强：p=ρgh=1．0×103kg/m3×10N/kg×200m=2×106Pa．

观察窗口的面积：S=400cm2=0．04m2，

由压强公式p=变形得，观察窗口所受压力为：F=pS=2×106Pa×0．04m2=8×104N．

（3）潜艇在水下的最大航速：v=36km/h=10m/s，

由v=得，行驶5h的路程：s=vt=36km/h×5h=180km；

最大输出功率：P总=3000kW=3×106W；

由η=得有用功率：P有用=ηP总=80%×3×106W=2．4×106W；

由P=Fv得牵引力：F===2．4×105N；

由于潜艇以最大航速匀速行驶，受到平衡力作用，则水的平均阻力f=F=2．4×105N。