Question

11．中国海军自80年代末期就开始研发新一代导弹核潜艇，现在已拥有世界最先进的核潜艇．如图13为某种型号的导弹核潜艇，该艇水上排水量为16600吨，水下排水量为18700吨．艇长170.7m、艇宽12.8m．下潜深度可达300m．
（1）它在水下航行的过程中，利用声呐和雷达系统对目标进行探测和定位，其中声呐是利用超声波来工作的，而雷达系统利用电磁波工作时不需要（选填“需要”或“不需要”）介质．
（2）它在水下航行时所受浮力是多少？
（3）它在水面航行时露出水面的体积是多少？（海水密度近似取作ρ_水=1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）声纳也叫超声雷达，潜艇发出超声，遇到目标再反射回来，根据接收到的信息对目标进行定位．电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在固体、液体、气体中传播，也可以在真空中传播．
（2）利用阿基米德原理求浮力，浸入液体中的物体所受浮力等于排开液体的重力．
（3）潜艇浸没在水中，潜艇的体积不变（排开水的体积不变），受浮力不变；通过让海水进、出改变潜艇受到的重力，从而改变上浮或下沉．

解答 解：（1）声纳是通过发出、接收超声，利用回声定位的原理对目标进行定位的，这说明声可以传递信息；雷达系统利用电磁波工作时不需要介质；
（2）根据阿基米德原理：F_浮=G_排=1.8×10⁷kg×10N/kg=1.8×10⁸N，
（3）潜艇在水面上时，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，核潜艇的总体积：V_总=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{1.8×1{0}^{7}kg}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=1.8×10⁴m³；
所以露出的体积为：V_露=V_总-V_排=1.8×10⁴m³-1.6×10⁴m³=2×10³m³；
故答案为：（1）超声；不需要；（2）它在水下航行时所受浮力是1.8×10⁸N；
（3）它在水面航行时露出水面的体积是2×10³m³．

点评 本题考查了学生对阿基米德原理、以及超声波的掌握和运用，反映利用所学知识分析解决实际问题的能力，学以致用．