Question

为了增加学生的国防知识，阳湖中学九（2）班同学到东海舰队参观某型号潜水艇。潜水艇的艇壳是用高强度的特种钢板制造，最大下潜深度可达350m。潜水艇的总体积为1.5×10³ m³，艇内两侧有水舱，潜水艇截面如图所示。通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜水艇的自重，从而使其下沉或上浮（海水密度为1. 03× 10³ kg/m³，g取10N/kg）。
（1）水舱未充海水时，潜水艇总重量为9. 27×10⁶N，此时，漂浮在海面上的潜水艇排开海水的体积是多少？
（2）为使潜水艇完全潜入海水中， 至少应向水舱充人海水的重量是多少？
（3）潜水艇的艇壳用高强度的特种钢板制造的原因是什么？

Answer 1

解：
（1）潜水艇受到的浮力F_浮1=G_艇＝9.27×10⁶N，潜水艇排开海水的体积V_排1=F_浮1/（ρ_海水g）=9.27×10 ⁶ N/（l.03×10³ kg/m³×10N/kg）= 900m³；
（2）潜水艇受到的浮力F_浮2＝ρ_海水gV_排2 =1.03×10³ kg/m³×10N/kg×l.5×10³ m³ =1.545×10⁷N，注入海水的质量G_海水=F_浮2 -G_艇=1.545×10⁷ N-9.27×10⁶ N=6.18×10⁶N
（3）液体内部的压强随深度的增大而增大。