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6.我國(guó)自主研制的第三代常規(guī)動(dòng)力潛艇(如圖所示),它具備先進(jìn)的通訊設(shè)備、武器系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、水聲對(duì)抗、隱蔽性強(qiáng),噪聲低、安全可靠等優(yōu)異性能,主要技術(shù)參數(shù)如表:
排水量水上2250噸,水下3000噸最大潛深度300m
最航速水上30km/h,水下36km/h最大輸出功率(水下)3000kW
求:(海水的密度近似為1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)因訓(xùn)練任務(wù)需要潛艇在水上航行,此時(shí)露出水面的體積為多大?
(2)潛艇下潛到200m深處時(shí),潛艇上一個(gè)面積是400cm2的觀察窗口受到海水的壓力為多大?
(3)潛艇在水下執(zhí)行巡航任務(wù),以最大航速勻速行駛5h的路程為多少?若潛艇發(fā)動(dòng)機(jī)以最大輸出功率工作時(shí)螺旋槳推進(jìn)器效率為80%,潛艇以最大航行駛時(shí)受到水的平均阻力f為多大?

分析 (1)根據(jù)潛艇在水下與水上航行時(shí)減小的排水量,利用ρ=mV求出露出的體積.
(2)運(yùn)用液體壓強(qiáng)公式p=ρgh,可求壓強(qiáng)大�。俑鶕�(jù)F=pS可求壓力.
(3)利用v=st即可求出路程;根據(jù)功率公式P=Fv,變形可求牽引力F,進(jìn)而求出阻力.

解答 解:(1)水下排水量為3000噸,水上排水量為2250噸,
潛艇在水上航行與水下航行相比,減小的排水量:
△m=m排2-m排1=3000t-2250t=750t=7.5×105kg,
由ρ=mV可知,露出的體積:V=△V=\frac{△{m}_{排}}{{ρ}_{水}}=\frac{7.5×1{0}^{5}kg}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}=750m3
(2)潛艇下潛到200m深處時(shí),h=200m;
此時(shí)觀察窗口所受海水的壓強(qiáng):p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×200m=2×106Pa.
觀察窗口的面積:S=400cm2=0.04m2,
由壓強(qiáng)公式p=\frac{F}{S}變形得,觀察窗口所受壓力為:F=pS=2×106Pa×0.04m2=8×104N.
(3)潛艇在水下的最大航速:v=36km/h=10m/s,
由v=\frac{s}{t}得,行駛5h的路程:s=vt=36km/h×5h=180km;
最大輸出功率:P=3000kW=3×106W;
由η=\frac{{P}_{有用}}{{P}_{總}(cāng)}得有用功率:P有用=ηP=80%×3×106W=2.4×106W;
由P=Fv得牽引力:F=\frac{{P}_{有用}}{v}=\frac{2.4×1{0}^{6}W}{10m/s}=2.4×105N;
由于潛艇以最大航速勻速行駛,受到平衡力作用,則水的平均阻力f=F=2.4×105N.
答:(1)因訓(xùn)練任務(wù)需要潛艇在水上航行,此時(shí)露出水面的體積為750m3
(2)觀察窗口受到海水的壓力為8×104N.
(3)潛艇在水下執(zhí)行巡航任務(wù),以最大航速勻速行駛5h的路程為180km;潛艇以最大航行駛時(shí)受到水的平均阻力f為2.4×105N.

點(diǎn)評(píng) 此題是一道力學(xué)綜合題,熟練運(yùn)用液體壓強(qiáng)公式、阿基米德原理和功率的應(yīng)用,關(guān)鍵是會(huì)進(jìn)行必要的變形.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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17.為探究“影響彈簧受力形變的因素”,興趣小組作出下列猜想:
猜想一:彈簧形變的大小可能與彈簧的長(zhǎng)度有關(guān).
猜想二:彈簧形變的大小可能與受力的大小有關(guān).
猜想三:彈簧形變的大小可能與彈簧的材料有關(guān).
他們選擇了甲、乙、丙3根彈簧作為研究對(duì)象.已知彈簧甲和丙是同種金屬絲,彈簧乙是另一種金屬絲,甲和乙原長(zhǎng)均為6厘米,丙原長(zhǎng)為9厘米,其他條件均相同,將彈簧的一端固定,另一端用彈簧測(cè)力計(jì),以不同大小的力拉,如表是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄.
 彈簧受到的拉力(牛) 0 1
 甲 彈簧的長(zhǎng)度(厘米) 6.0 6.6 7.2 7.8 8.4 9.0 9.6 10.6
 乙 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0
 丙 9.0 9.9 10.8 11.7 12.6 13.5 14.4 15.9
(1)分析表中數(shù)據(jù)可知:在拉力相同的情況下,甲彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度小于(選填“大于”或“小于”)乙彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度.
(2)要證實(shí)猜想一,需比較甲和丙兩組彈簧的數(shù)據(jù).
(3)在彈性限度內(nèi),同一彈簧伸長(zhǎng)量與它所受的拉力成正比.

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14.在測(cè)“滑輪組機(jī)械效率”的活動(dòng)中,瑞瑞同學(xué)在與動(dòng)滑輪相切的細(xì)繩上作一標(biāo)記A(如圖甲所示),然后用大小為F的拉力勻速豎直向上提升總重為G的鉤碼,當(dāng)鉤碼上升的高度為H時(shí),瑞瑞同學(xué)在與動(dòng)滑輪相切的細(xì)繩上作另一標(biāo)記B,并測(cè)得AB兩點(diǎn)間的距離為2H(如圖乙所示),則以下所求物理量正確的是( �。�
A.拉力所做的功W=2FHB.拉力所做的有用功W有用=GH
C.該滑輪組的機(jī)械效率η<1D.該滑輪組的機(jī)械效率η=\frac{G}{3F}

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B.游泳時(shí)手和腳向后劃水人會(huì)前進(jìn),說明力的作用是相互的
C.人必須站在安全線以外的區(qū)域候車,是因?yàn)槿伺c行駛的列車之間的空氣氣流速大,壓強(qiáng)大
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(3)如圖3所示,開關(guān)S閉合后,小磁針在圖示位置處于靜止?fàn)顟B(tài),請(qǐng)?jiān)趫D中適當(dāng)位置分別標(biāo)出螺母管和小磁針的N極.

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