题文

如图为我国海军某型号的先进导弹核潜艇．该艇在水面航行时的排水量为16600吨，在水下航行时的排水量为18700吨．艇长170.7m、艇宽12.8m．下潜深度可达300m．（海水密度ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg） （1）若潜水艇潜入水中，艇背面距海面的深度为300m时，则该处受到海水的压强是多少？ （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？ （4）简要说明：潜水艇是怎样实现上浮和下沉？

题型：问答题  难度：中档

答案

（1）潜艇背面所受压强：p=ρgh=103kg/m3×10N/kg×300m=3×106Pa； （2）水下航行所受浮力：F浮下=G排下=m排下g=1.87×107kg×10N/kg=1.87×108N； （3）核潜艇在水面上排开水的体积为：V排上= m排上 ρ水 = 16600×103kg 103kg/m3 =1.66×104m3； 总体积为：V=V排下= m排下 ρ水 = 1.87×107kg 103kg/m3 =1.87×104m3； 所以：V露=V-V排上=1.87×104m3-1.66×104m3=2.1×103m3； （4）在水中，潜水艇受到水的浮力和重力的作用，潜水艇的体积不变，排开水的体积不变，根据阿基米德原理F浮=ρ水v排g，潜水艇受到水的浮力不变； 把空气压入潜水艇的压力舱，将海水排出，潜水艇自重G减小，当F浮＞G时，潜水艇上浮； 打开压力舱的阀门，让海水进入压力舱内，潜水艇自重G增大，当F浮＜G时，潜水艇下沉； 当F浮=G时，潜水艇悬浮，可以停留在任何深度； 由此可见，潜水艇通过调节水仓水量的多少来改变自身重力实现浮沉． 答：（1）该处受到海水的压强是3×106Pa； （2）在水下航行时所受浮力是多1.87×108N； （3）在水面航行时，露出水面的体积是2.1×103m3； （4）潜水艇通过调节水仓水量的多少来改变自身重力实现浮沉．

据专家权威分析，试题“如图为我国海军某型号的先进导弹核潜艇．该艇在水面航行时的排水量..”主要考查你对  液体压强的计算  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

液体压强的计算

考点名称：液体压强的计算

• 液体压强的计算公式：
  P=ρgh（ρ是液体密度，单位是千克/米³；g=9.8牛/千克；h是深度，指液体自由液面到液体内部某点的竖直距离，单位是米。）

• 对液体压强公式的理解
  1．由公式可知，液体内部的压强只跟液体的密度和深度有关，而跟液体的质量、重力、体积以及容器的形状、底面积等无关。
  
  2．公式只适用于计算静止的液体产生的压强，而对固体、气体或流动的液体均不适用。
  
  3．在液体压强公式中h表示深度，而不是高度。判断出h的大小是计算液体压强的关键，如图所示，甲图中A点的深度为30cm，乙图中B点的深度为 40cm．丙图中C点的深度为50cm。
  
  4．运用公式时应统一单位：ρ的单位用kg／m³，h 的单位用m，计算出的压强单位才是Pa。 
  
  5．两公式的区别与联系：是压强的定义式，  无论固体、液体还是气体，它都是普遍适用的；而是结合液体的具体情况通过推导出来的，所以适用于液体。

  6．用公式求出的压强是液体由于自身重力产生的压强，它不包括液体受到的外加压强。

  转换法和控制变量法探究液体压强大小跟哪些因素有关：
       在探究液体压强的大小时，由于液体压强的大小不易测量或是不能直接观测到它的大小，我们用“转换法”，通过液体压强计中两玻璃管液面的高度差的大小来比较液体压强的大小，将抽象的东西变成了直观且形象的东两，使问题简化了。
  
      由于液体内部压强跟液体的深度和液体密度两方面因素有关，所以在探究液体内部压强的规律时要采用控制变量法，即在探究液体压强与深度的关系时，要保持液体密度不变，在探究液体压强与液体的密度关系时，要保持液体的深度不变。