Question

11．中國海軍自80年代末期就開始研發(fā)新一代導(dǎo)彈核潛艇，現(xiàn)在已擁有世界最先進的核潛艇．如圖13為某種型號的導(dǎo)彈核潛艇，該艇水上排水量為16600噸，水下排水量為18700噸．艇長170.7m、艇寬12.8m．下潛深度可達300m．
（1）它在水下航行的過程中，利用聲吶和雷達系統(tǒng)對目標(biāo)進行探測和定位，其中聲吶是利用超聲波來工作的，而雷達系統(tǒng)利用電磁波工作時不需要（選填“需要”或“不需要”）介質(zhì)．
（2）它在水下航行時所受浮力是多少？
（3）它在水面航行時露出水面的體積是多少？（海水密度近似取作ρ_水=1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）聲納也叫超聲雷達，潛艇發(fā)出超聲，遇到目標(biāo)再反射回來，根據(jù)接收到的信息對目標(biāo)進行定位．電磁波的傳播不需要介質(zhì)，電磁波可以在固體、液體、氣體中傳播，也可以在真空中傳播．
（2）利用阿基米德原理求浮力，浸入液體中的物體所受浮力等于排開液體的重力．
（3）潛艇浸沒在水中，潛艇的體積不變（排開水的體積不變），受浮力不變；通過讓海水進、出改變潛艇受到的重力，從而改變上浮或下沉．

解答 解：（1）聲納是通過發(fā)出、接收超聲，利用回聲定位的原理對目標(biāo)進行定位的，這說明聲可以傳遞信息；雷達系統(tǒng)利用電磁波工作時不需要介質(zhì)；
（2）根據(jù)阿基米德原理：F_浮=G_排=1.8×10⁷kg×10N/kg=1.8×10⁸N，
（3）潛艇在水面上時，浮力等于重力：F_浮=G，即ρgV_排=mg，V_排=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{1.6×1{0}^{7}kg}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=1.6×10⁴m³；
同理，核潛艇的總體積：V_總=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{1.8×1{0}^{7}kg}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=1.8×10⁴m³；
所以露出的體積為：V_露=V_總-V_排=1.8×10⁴m³-1.6×10⁴m³=2×10³m³；
故答案為：（1）超聲；不需要；（2）它在水下航行時所受浮力是1.8×10⁸N；
（3）它在水面航行時露出水面的體積是2×10³m³．

點評 本題考查了學(xué)生對阿基米德原理、以及超聲波的掌握和運用，反映利用所學(xué)知識分析解決實際問題的能力，學(xué)以致用．