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、*系统、水声对抗、隐蔽*强,噪...
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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、*系统、水声对抗、隐蔽*强,噪声低、安全可靠等优异*能,主要技术参数如表:
排水量 | 水上2250吨,水下3000吨 | 最大潜深度 | 300m |
最航速 | 水上30km/h,水下36km/h | 最大输出功率(水下) | 3000kW |
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?
【回答】
【考点】液体的压强的计算;速度公式及其应用;阿基米德原理;功率计算公式的应用.
【分析】(1)根据潜艇在水下与水上航行时减小的排水量,利用ρ=求出露出的体积.
(2)运用液体压强公式p=ρgh,可求压强大小.再根据F=pS可求压力.
(3)利用v=即可求出路程;根据功率公式P=Fv,变形可求牵引力F,进而求出阻力.
【解答】解:(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.
答:(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750m3.
(2)观察窗口受到海水的压力为8×104N.
(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180km;潜艇以最大航行驶时受到水的平均阻力f为2.4×105N.
知识点:八年级下
题型:计算题
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