Question

【題目】2014年4月，我海軍372號潛艇在高密度海水區域內沿水平方向勻速潛航，如圖所示．潛艇總質量3．3×103t，體積為3×103m3，高密度海水密度為 kg/m3．潛航時，不慎全部駛入密度為1．02×103kg/m3的低密度海水區域，導致浮力減小了 N，導致潛艇加速下沉，當儀表顯示海水壓強為4×106Pa時，潛艇表面1cm2的面積受到海水壓力 N，達到潛艇承受極限．官兵緊急排出水艙內的水，潛艇最終轉危為安．（g取10N/kg）

Answer 1

【答案】1．1×103 ；2．4×106 ；400

【解析】

試題分析：潛艇的平均密度為ρ潛艇 =m潛艇/V=3．3×106kg/3×103m3=1．1×103 kg/m3 ，

所以高密度海水的密度為ρ高 =ρ潛艇 =1．1×103 kg/m3 ；

潛艇在高密度海水中受到的浮力為F浮 =G潛艇 =m潛艇 g=3．3×106kg×10N/kg=3．3×107 N，

潛艇在低密度海水中受到的浮力為F浮 ′=ρ低 gV排 =1．02×103 kg/m3×10N/kg×3×103 m3 =3．06×107 N；

潛艇受到的浮力減小了△F=F浮 -F浮 ′=3．3×107 N-3．06×107 N=2．4×106 N；

因為p=F/S，所以潛艇表面1cm2 的面積受到海水壓力為F=pS=4×106 Pa×10-4m 2 =400N。