Question

在我國(guó)海軍建軍60周年閱兵式上，長(zhǎng)征6號(hào)、長(zhǎng)征3號(hào)核動(dòng)力潛艇和長(zhǎng)城218號(hào)、長(zhǎng)城177號(hào)常規(guī)動(dòng)力潛艇接受檢閱．中國(guó)的核潛艇部隊(duì)，一直是海軍、甚至整個(gè)解放軍中最為神秘的部隊(duì)，因此，無(wú)論出現(xiàn)在海軍閱兵式上的是何種型號(hào)的核潛艇，都是中國(guó)海軍核潛艇在全世界的首次公開(kāi)展示，引起了全球的關(guān)注．
“長(zhǎng)征3”號(hào)（403艇）核潛艇，是中國(guó)第一代091級(jí)攻擊型核潛艇，1983年下水，1998年開(kāi)始改裝，并于2000年重新入役．長(zhǎng)108米，可下潛約300米，攜帶C801反艦導(dǎo)彈（發(fā)射筒安裝在指揮臺(tái)圍殼后），18枚魚(yú)雷．
其主要性能數(shù)據(jù)如下：
排水量：4500噸（水下），改進(jìn)型5500噸
尺寸：長(zhǎng)90米（改進(jìn)型98米），寬10米，吃水7.4米
動(dòng)力：核動(dòng)力，1座壓水反應(yīng)堆，90兆瓦，渦輪-電力推進(jìn)；單軸推進(jìn)．
航速：25節(jié)（水下）．
編制人員：75名．
武備：6具533毫米首發(fā)射管．魚(yú)雷、水雷、反艦導(dǎo)彈．
聲納：可能包括法國(guó)的DUUx-5（1985年安裝）
請(qǐng)根據(jù)以上材料回答問(wèn)題（g取10N/kg）：
（1）核潛艇是靠

改變自重

實(shí)現(xiàn)上浮和下沉的；
（2）長(zhǎng)征3號(hào)核潛艇，最深可下潛約300米，則潛艇所受海水的壓強(qiáng)是

3.09×10⁶

帕（海水的密度為1.03g/cm³）？
（3）以前的常規(guī)潛艇由蓄電池提供動(dòng)力，不得不定期浮出水面或靠近水面，開(kāi)動(dòng)柴油機(jī)補(bǔ)充電力．長(zhǎng)征3號(hào)核潛艇采用核燃料作為動(dòng)力，利用核燃料的

裂變

（裂變或者聚變）反應(yīng)提供能源．可以長(zhǎng)時(shí)間水下航行，輕松做到“要打可打，要走可走”；
（4）當(dāng)核潛艇從水面上潛到水下的過(guò)程中時(shí)，所受的浮力隨著深度的增加變化情況是

先增大后不變

，請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)中大致畫(huà)出潛艇浮力-深度的圖象，根據(jù)材料提供的數(shù)據(jù)計(jì)算，改進(jìn)后的“長(zhǎng)征3”號(hào)核潛艇水下潛行時(shí)，所受的浮力等于多少N？
（5）核潛艇在水下行駛的過(guò)程中，利用聲納和雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、定位和通信，聲納和雷達(dá)系統(tǒng)分別是利用

超聲

波和

電磁

波實(shí)現(xiàn)通訊的；在常規(guī)的潛艇里，潛艇露出水面時(shí)，利用潛望鏡進(jìn)行觀察海面上的情況，潛望鏡是利用

平面

鏡（凸透鏡、凹透鏡、平面鏡等），根據(jù)光的

反射

現(xiàn)象觀察情況的，潛望鏡里看的像與物體相比較的特點(diǎn)為

大小相等

；
（6）艇上的空氣再生是靠電解水制造氧氣，這個(gè)過(guò)程是

電

能轉(zhuǎn)化為

化學(xué)

能，用吸收劑消解二氧化碳，再通過(guò)核裝置與過(guò)濾器驅(qū)除有害廢氣．
（7）長(zhǎng)征3號(hào)核潛艇采用水滴型線型外型結(jié)構(gòu)，這樣的好處是

減小水對(duì)潛艇的阻力

；
（8）已知1節(jié)=1.852km/h，則長(zhǎng)征3號(hào)核潛艇的航速為

12.9

m/s．

Answer 1

分析：（1）潛水艇浸沒(méi)在水中，潛水艇的體積不變（排開(kāi)水的體積不變），受浮力不變；通過(guò)讓海水進(jìn)、出壓力艙改變潛水艇受到的重力，根據(jù)物體的浮沉條件分析是怎么上浮或下沉的．
（2）知道海水的密度和核潛艇下潛的深度，可利用公式p=ρgh計(jì)算出潛艇所受海水的壓強(qiáng)．
（3）核裂變和核聚變都能釋放能量，但是又有區(qū)別，對(duì)于核裂變是可控的，如核電站的核反應(yīng)堆就是通過(guò)核裂變提供能量的，對(duì)于核聚變過(guò)程不可控，如氫彈爆炸就是利用核聚變釋放能量．
（4）當(dāng)核潛艇從水面上潛到水下的過(guò)程中時(shí)，排開(kāi)水的體積先變大、后不變，根據(jù)阿基米德原理分析受浮力變化；
知道核潛艇水下潛行時(shí)的排水量，利用重力公式求排開(kāi)水重，所受的浮力等于排開(kāi)水的重；
（5）聲吶是利用超聲波的應(yīng)用，通信是靠電磁波；潛望鏡是利用的平面鏡，根據(jù)平面鏡成像的原理和特點(diǎn)分析；
（6）電解水是消耗電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；
（7）潛水艇在水中潛行時(shí)，受到水的很大的阻力，為了減小水的阻力，采用水滴型線型外型結(jié)構(gòu)；
（8）求出25節(jié)的速度，再進(jìn)行單位換算．

解答：解：（1）在水中，潛水艇受到水的浮力和重力的作用，
∵F_浮=ρ_水v_排g，潛水艇的體積不變，排開(kāi)水的體積不變，
∴潛水艇受到水的浮力不變；
把壓縮空氣壓入潛水艇的壓力艙，將海水排出，潛水艇自重G減小，當(dāng)F_浮＞G時(shí)，潛水艇上浮；打開(kāi)壓力艙的閥門，讓海水進(jìn)入壓力艙內(nèi)，潛水艇自重G增大，當(dāng)F_浮＜G時(shí)，潛水艇下沉；當(dāng)F_浮=G時(shí)，潛水艇懸浮，可以停留在任何深度；
由此可見(jiàn)，潛水艇能夠上浮和下沉是通過(guò)改變自重來(lái)實(shí)現(xiàn)的．
（2）潛艇所受海水的壓強(qiáng)為：
p=ρgh=1.03×10³kg/m³×10N/kg×300m=3.09×10⁶Pa．
（3）由于核裂變是可控的，故核電站中的核反應(yīng)堆就是通過(guò)核裂變過(guò)程中釋放核能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的．
（4）當(dāng)核潛艇從水面上潛到水下的過(guò)程中時(shí)，排開(kāi)水的體積先變大、后不變，由F_浮=ρ_水V_排g可知潛艇受到的浮力先變大、后不變，如圖所示：
核潛艇水下潛行時(shí)，所受的浮力：
F_浮=G_排=m_排g=5500×10³kg×10N/kg=5.5×10⁷N；
（5）聲納和雷達(dá)系統(tǒng)分別是利用超聲波和電磁波；潛望鏡是利用平面鏡，根據(jù)光的反射現(xiàn)象觀察情況的，潛望鏡里看的像與物體相比較的特點(diǎn)為大小相等；
（6）電解水制造氧氣，這個(gè)過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；
（7）核潛艇采用水滴型線型外型結(jié)構(gòu)，這樣的好處減少水對(duì)潛艇的阻力；
（8）潛艇的速度：
v=1.852km/h×25=46.3km/h≈12.9m/s．
故答案為：（1）改變自重；（2）3.09×10⁸；（3）裂變；
（4）先變大、后不變，5.5×10⁷；
（5）超聲，電磁，平面鏡，光反射，大小相等；
（6）電能，化學(xué)能；（7）減少水對(duì)潛艇的阻力；（8）12.9．

點(diǎn)評(píng)：利用所學(xué)知識(shí)解釋潛艇的相關(guān)問(wèn)題，學(xué)以致用，有意義！本題關(guān)鍵是認(rèn)真審題，從中得出相關(guān)信息．