6. 某驱逐舰全长约155m,宽约17m;吃水深度6m;最大排水量约为6000t;续航能力4000余海里。(海水密度取$1.0×10^{3}kg/m^{3}$,g取10N/kg)
(1)在水面下6m深处,舰体受到的海水的压强是多少?
(2)驱逐舰满载时,受到的浮力是多少?
(3)驱逐舰满载时,排开海水的体积是多少?
(1)在水面下6m深处,舰体受到的海水的压强是多少?
(2)驱逐舰满载时,受到的浮力是多少?
(3)驱逐舰满载时,排开海水的体积是多少?
答案
(1) $ 6×10^{4} Pa $ (2) $ 6×10^{7} N $ (3) $ 6×10^{3} m^{3} $
7. 如图1(a)所示,棱长为10cm的正方体木块,放在水中静止时有$\frac {2}{5}$体积露出液面。(水的密度为$1.0×10^{3}kg/m^{3}$,g取10N/kg)
(1)图(a)中木块受到水的浮力是多少?
(2)若在木块上放一个铁块,如图1(b)所示,要使木块上表面恰好和水面相平,则所放铁块的重力是多少?

(1)图(a)中木块受到水的浮力是多少?
(2)若在木块上放一个铁块,如图1(b)所示,要使木块上表面恰好和水面相平,则所放铁块的重力是多少?
答案
(1) $ 8×10^{7} N $ (2) $ 6×10^{6} kg $ (3) $ \frac{1}{4} $
8. 质量为8000t的潜水艇,在海面下100m深处匀速前进搜索水下目标。完成搜索任务后停止前进,将水舱中的海水排出一部分,在关闭推进器的情况下匀速上升,匀速上升过程中受到的海水阻力为$2×10^{7}N$,最后浮出水面并停在海面上。(海水密度取$1.0×10^{3}kg/m^{3}$,g取10N/kg)求:
(1)潜水艇匀速前进时受到的浮力。
(2)潜水艇匀速上升时的质量。
(3)潜水艇在海面上静止时,露出海面的体积是其总体积的几分之几?
(1)潜水艇匀速前进时受到的浮力。
(2)潜水艇匀速上升时的质量。
(3)潜水艇在海面上静止时,露出海面的体积是其总体积的几分之几?
答案
【解析】:(1)潜水艇匀速前进时,处于悬浮状态,浮力等于重力。已知潜水艇质量$m = 8000t=8\times10^{6}kg$,根据$G = mg$可得重力$G=mg = 8\times10^{6}kg\times10N/kg = 8\times10^{7}N$,所以浮力$F_{浮}=G = 8\times10^{7}N$。
(2)潜水艇匀速上升时,受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和阻力,根据力的平衡条件$F_{浮}=G_{上}+f$,则$G_{上}=F_{浮}-f$,已知$F_{浮}=8\times10^{7}N$,$f = 2\times10^{7}N$,所以$G_{上}=8\times10^{7}N - 2\times10^{7}N=6\times10^{7}N$,由$G = mg$可得$m_{上}=\frac{G_{上}}{g}=\frac{6\times10^{7}N}{10N/kg}=6\times10^{6}kg = 6000t$。
(3)潜水艇浸没在海水中时,$V_{排}=V_{总}$,由$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$可得$V_{总}=V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{海水}g}=\frac{8\times10^{7}N}{1.0\times10^{3}kg/m^{3}\times10N/kg}=8\times10^{3}m^{3}$。潜水艇在海面上静止时,处于漂浮状态,浮力等于重力$F_{浮}'=G_{上}=6\times10^{7}N$,此时排开海水的体积$V_{排}'=\frac{F_{浮}'}{\rho_{海水}g}=\frac{6\times10^{7}N}{1.0\times10^{3}kg/m^{3}\times10N/kg}=6\times10^{3}m^{3}$,则露出海面的体积$V_{露}=V_{总}-V_{排}'=8\times10^{3}m^{3}-6\times10^{3}m^{3}=2\times10^{3}m^{3}$,所以$\frac{V_{露}}{V_{总}}=\frac{2\times10^{3}m^{3}}{8\times10^{3}m^{3}}=\frac{1}{4}$。
【答案】:(1)$8\times10^{7}N$ (2)$6000t$ (3)$\frac{1}{4}$
(2)潜水艇匀速上升时,受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和阻力,根据力的平衡条件$F_{浮}=G_{上}+f$,则$G_{上}=F_{浮}-f$,已知$F_{浮}=8\times10^{7}N$,$f = 2\times10^{7}N$,所以$G_{上}=8\times10^{7}N - 2\times10^{7}N=6\times10^{7}N$,由$G = mg$可得$m_{上}=\frac{G_{上}}{g}=\frac{6\times10^{7}N}{10N/kg}=6\times10^{6}kg = 6000t$。
(3)潜水艇浸没在海水中时,$V_{排}=V_{总}$,由$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$可得$V_{总}=V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{海水}g}=\frac{8\times10^{7}N}{1.0\times10^{3}kg/m^{3}\times10N/kg}=8\times10^{3}m^{3}$。潜水艇在海面上静止时,处于漂浮状态,浮力等于重力$F_{浮}'=G_{上}=6\times10^{7}N$,此时排开海水的体积$V_{排}'=\frac{F_{浮}'}{\rho_{海水}g}=\frac{6\times10^{7}N}{1.0\times10^{3}kg/m^{3}\times10N/kg}=6\times10^{3}m^{3}$,则露出海面的体积$V_{露}=V_{总}-V_{排}'=8\times10^{3}m^{3}-6\times10^{3}m^{3}=2\times10^{3}m^{3}$,所以$\frac{V_{露}}{V_{总}}=\frac{2\times10^{3}m^{3}}{8\times10^{3}m^{3}}=\frac{1}{4}$。
【答案】:(1)$8\times10^{7}N$ (2)$6000t$ (3)$\frac{1}{4}$
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