Question

1．目前世界上最先进的核潜艇是美国“海狼”级核潜艇，其中有一艘“吉米•卡特”号核潜艇如图甲所示，其部分性能参数如表所示：

舰      号	吉米•卡特（SSN23）	水下最大航速	38节
水下排水量	9124t	水下巡航速度	20节
水面排水量	8060t	最 大 潜 深	610m
艇      长	107.6m	核 反 应 堆	1座S6W型压水堆
艇      宽	12.9m	发动机最大功率	33.57兆瓦

（1）核潜艇的动力来源于一座功率很大的核反应堆，核反应堆的能量来源于重核裂变（填“重核裂变”或“轻核聚变”）．
（2）“吉米•卡特”号核潜艇在水面航行时受到多大浮力？
（3）该核潜艇在水下匀速航行时，所受阻力与速度的关系如图乙所示，当它在水下巡航时，其动力功率约多少？（1节≈0.5m/s）

Answer 1

分析 （1）核裂变和核聚变都能释放能量，对于核裂变是可控的，如核潜艇的核反应堆就是通过核裂变提供能量的，对于核聚变过程不可控，如氢弹爆炸就是利用核聚变释放能量；
（2）根据阿基米德原理求出吉米•卡特号核潜艇在水面航行时它受到水的浮力；
（3）根据图象读出核潜艇在水下匀速巡航时的牵引力，根据公式P=Fv求出动力的功率．

解答 解：
（1）核潜艇的核反应堆是利用原子核发生裂变释放能量来工作的；
（2）由表格可知在水面上航行时，m_排=8060t=8.06×10⁶kg，
则受到的浮力：F_浮1=G_排=m_排g=8.06×10⁶kg×10N/kg=8.06×10⁷N；
（3）根据二力平衡可知，动力F与阻力f相等，即它在水下航行速度为20节时，由图象可知：F=f=30×10⁴N，
因此动力的功率为P=Fv=30×10⁴N×20×0.5m/s=3×10⁶W．
答：（1）重核裂变；
（2）“吉米•卡特”号核潜艇在水面航行时受到8.06×10⁷N的浮力；
（3）当它在水下巡航时，其动力功率为3×10⁶W．

点评 本题考查了核能、阿基米德原理和功率公式的应用，知道核能分为裂变和聚变两种，裂变分为两种：可控链式反应和不可控链式反应，前者主要应用在核反应堆中，后者应用在原子弹中；聚变主要应用在氢弹上．