Question

16．潜水艇是既能在水面航行又能潜入水中某一深度进行机动作战的舰艇，是海军的主要舰种之一．如图是我国自主研制的潜水艇，其最大下潜深度可达350m．潜水艇的总体积为6×10³m³，艇内水舱容积为2×10³m³．
（1）潜水艇靠改变自身重力实现下沉或上浮的．
（2）该潜水艇从长江某基地潜行赴黄海执行任务，在此过程中潜艇所受浮力变大（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（3）当该潜水艇在黄海水下匀速航行时，水箱正好灌满海水，此时潜水艇受到的浮力是多少？当潜水艇排完水舱中的水后，在海面上匀速航行时受到的浮力是多少？（海水密度为1.03×10³kg/m³，g取10N/kg）．

Answer 1

分析 （1）当潜水艇完全浸没入水中时，其整体体积与排开水的体积相同，因此浮力就不可能改变．根据浮沉条件，只有改变浮力与重力的关系，才会实现上浮和下沉，因此，只能靠调节自身的重力了．
（2）潜水艇从长江赴东海时，排开液体的体积始终等于潜水艇的体积，但液体的密度变大，由浮力公式：F=ρ_液gv_排可知，液体密度越大，所受的浮力越大，潜水艇在水中处于悬浮状态，所以重力等于浮力．
（3）已知潜水艇的体积，根据浮力公式可求潜水艇受到的浮力，此时潜水艇悬浮，受到的浮力等于现在自身的重力，等于潜水艇的重力与一箱水的重力之和；
当潜水艇排完水箱中水时，潜水艇航行时受到的浮力等于潜水艇的重力．

解答 解：（1）潜水艇靠自身水舱的吸水和排水，来改变自身的重力，从而改变重力与浮力的大小关系，实现上浮和下沉；
（2）潜水艇从长江赴东海时，排开液体的体积始终等于潜水艇的体积，但液体的密度变大，由浮力公式：F=ρ_液gv_排可知，液体密度越大，所受的浮力越大，所以潜水艇在海水中潜行时所受的浮力大于在江水中潜行时所受的浮力；
（3）水箱正好灌满水，此时潜水艇受到的浮力F_浮=ρgV_排=1.03×10³kg/m³×10N/kg×6×10³m³=6.18×10⁷N，
一箱水的重力G_水=m_水g=ρV_箱g=1.03×10³kg/m³×2×10³m³×10N/kg=2.06×10⁷N，
所以潜水艇的自重为G_潜=F_浮-G_水=6.18×10⁷N-2.06×10⁷N=4.12×10⁷N，
当潜水艇排完水箱中水时，潜水艇航行时受到的浮力F_浮1=G_潜=4.12×10⁷N．
故答案为：（1）自身重力；（2）变大；（3）此时潜水艇受到的浮力是6.18×10⁷ N；在海面上匀速航行时受到的浮力是4.12×10⁷ N．

点评 本题考查浮力、重力等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是知道物体漂浮或悬浮时浮力等于自身的重力．