Question

【題目】近期在日本召開了以美歐日等國(guó)的“七國(guó)峰會(huì)”，在會(huì)上日本再次無(wú)理提出了我國(guó)南海問(wèn)題。為了捍衛(wèi)國(guó)家主權(quán)，我軍派滿載排水量達(dá)67500t的“遼寧”號(hào)航空母艦加強(qiáng)了對(duì)南海黃巖島等島嶼的巡邏，在某次巡邏演習(xí)中雷達(dá)發(fā)現(xiàn)假想敵潛艇在15海里外的水下10m處潛行，隨即投下重量為100kg的感應(yīng)式淺水水雷攻擊，并成功將敵潛艇擊沉。（g=10N/kg、水的密度為1×103kg/m3）問(wèn)：

（1）航空母艦滿載時(shí)受到的浮力為多少？

（2）敵潛艇受到水的壓強(qiáng)有多大？

（3）如圖為感應(yīng)式淺水水雷在水中待命時(shí)示意圖，假設(shè)欲使水雷懸浮在水中，需在其下方用細(xì)繩懸掛一個(gè)密度為5×l03kg/m3、質(zhì)量為31.25kg的物體，求水雷的密度？（細(xì)繩的體積和質(zhì)量忽略不計(jì)）

Answer 1

【答案】（1）6.75×108 N；（2）1×105Pa；（3）0.8×103kg/m3 。

【解析】分析：（1）知道航母滿載排水量（排開水的質(zhì)量），利用阿基米德原理求該艦滿載時(shí)所受浮力；

（2）知道敵潛艇在水中的深度，利用液體壓強(qiáng)公式求敵潛艇所受水的壓強(qiáng)。

（3）已知物體的質(zhì)量和密度，根據(jù)求出物體的體積；水雷懸浮在水中，水雷和物體一起浸沒(méi)在水中處于靜止?fàn)顟B(tài)，它們受到的總浮力等于總重力；據(jù)此列出力的平衡方程，求得水雷的體積；水雷的質(zhì)量已知，根據(jù)求出水雷的密度。

解答：（1）滿載排水量67500t，即；根據(jù)阿基米德原理可得，航空母艦滿載時(shí)受到的浮力：。

（2）敵潛艇在水下10m處潛行，它受到水的壓強(qiáng)：；

（3）根據(jù)可得物體的體積：；在水雷下方懸掛一物體，使水雷懸浮在水中，水雷和物體一起浸沒(méi)在水中處于靜止?fàn)顟B(tài)，把水雷和物體看作一個(gè)整體，故它們受到的總浮力等于總重力；水雷和物體一起浸沒(méi)在水中時(shí)，排開水的總體積：；根據(jù)力的平衡條件有：，即：代入數(shù)據(jù)有：解得：；則水雷的密度：。

答：（1）航空母艦滿載時(shí)受到的浮力為6.75×108N；

（2）敵潛艇受到水的壓強(qiáng)為1×105Pa；

（3）水雷的密度為0.8×103kg/m3 。