Question

1．目前世界上最先進(jìn)的核潛艇是美國“海狼”級(jí)核潛艇，其中有一艘“吉米•卡特”號(hào)核潛艇如圖甲所示，其部分性能參數(shù)如表所示：

艦      號(hào)	吉米•卡特（SSN23）	水下最大航速	38節(jié)
水下排水量	9124t	水下巡航速度	20節(jié)
水面排水量	8060t	最 大 潛 深	610m
艇      長	107.6m	核 反 應(yīng) 堆	1座S6W型壓水堆
艇      寬	12.9m	發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率	33.57兆瓦

（1）核潛艇的動(dòng)力來源于一座功率很大的核反應(yīng)堆，核反應(yīng)堆的能量來源于重核裂變（填“重核裂變”或“輕核聚變”）．
（2）“吉米•卡特”號(hào)核潛艇在水面航行時(shí)受到多大浮力？
（3）該核潛艇在水下勻速航行時(shí)，所受阻力與速度的關(guān)系如圖乙所示，當(dāng)它在水下巡航時(shí)，其動(dòng)力功率約多少？（1節(jié)≈0.5m/s）

Answer 1

分析 （1）核裂變和核聚變都能釋放能量，對于核裂變是可控的，如核潛艇的核反應(yīng)堆就是通過核裂變提供能量的，對于核聚變過程不可控，如氫彈爆炸就是利用核聚變釋放能量；
（2）根據(jù)阿基米德原理求出吉米•卡特號(hào)核潛艇在水面航行時(shí)它受到水的浮力；
（3）根據(jù)圖象讀出核潛艇在水下勻速巡航時(shí)的牽引力，根據(jù)公式P=Fv求出動(dòng)力的功率．

解答 解：
（1）核潛艇的核反應(yīng)堆是利用原子核發(fā)生裂變釋放能量來工作的；
（2）由表格可知在水面上航行時(shí)，m_排=8060t=8.06×10⁶kg，
則受到的浮力：F_浮1=G_排=m_排g=8.06×10⁶kg×10N/kg=8.06×10⁷N；
（3）根據(jù)二力平衡可知，動(dòng)力F與阻力f相等，即它在水下航行速度為20節(jié)時(shí)，由圖象可知：F=f=30×10⁴N，
因此動(dòng)力的功率為P=Fv=30×10⁴N×20×0.5m/s=3×10⁶W．
答：（1）重核裂變；
（2）“吉米•卡特”號(hào)核潛艇在水面航行時(shí)受到8.06×10⁷N的浮力；
（3）當(dāng)它在水下巡航時(shí)，其動(dòng)力功率為3×10⁶W．

點(diǎn)評 本題考查了核能、阿基米德原理和功率公式的應(yīng)用，知道核能分為裂變和聚變兩種，裂變分為兩種：可控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和不可控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，前者主要應(yīng)用在核反應(yīng)堆中，后者應(yīng)用在原子彈中；聚變主要應(yīng)用在氫彈上．