Question

在我国海军建军60周年阅兵式上，长征6号、长征3号核动力潜艇和长城218号、长城177号常规动力潜艇接受检阅．中国的核潜艇部队，一直是海军、甚至整个解放军中最为神秘的部队，因此，无论出现在海军阅兵式上的是何种型号的核潜艇，都是中国海军核潜艇在全世界的首次公开展示，引起了全球的关注．
“长征3”号（403艇）核潜艇，是中国第一代091级攻击型核潜艇，1983年下水，1998年开始改装，并于2000年重新入役．长108米，可下潜约300米，携带C801反舰导弹（发射筒安装在指挥台围壳后），18枚鱼雷．
其主要性能数据如下：
排水量：4500吨（水下），改进型5500吨
尺寸：长90米（改进型98米），宽10米，吃水7.4米
动力：核动力，1座压水反应堆，90兆瓦，涡轮-电力推进；单轴推进．
航速：25节（水下）．
编制人员：75名．
武备：6具533毫米首发射管．鱼雷、水雷、反舰导弹．
声纳：可能包括法国的DUUx-5（1985年安装）
请根据以上材料回答问题（g取10N/kg）：
（1）核潜艇是靠______实现上浮和下沉的；
（2）长征3号核潜艇，最深可下潜约300米，则潜艇所受海水的压强是______帕（海水的密度为1.03g/cm³）？
（3）以前的常规潜艇由蓄电池提供动力，不得不定期浮出水面或靠近水面，开动柴油机补充电力．长征3号核潜艇采用核燃料作为动力，利用核燃料的______（裂变或者聚变）反应提供能源．可以长时间水下航行，轻松做到“要打可打，要走可走”；
（4）当核潜艇从水面上潜到水下的过程中时，所受的浮力随着深度的增加变化情况是______，请在坐标中大致画出潜艇浮力-深度的图象，根据材料提供的数据计算，改进后的“长征3”号核潜艇水下潜行时，所受的浮力等于多少N？
（5）核潜艇在水下行驶的过程中，利用声纳和雷达系统对目标进行探测、定位和通信，声纳和雷达系统分别是利用______波和______波实现通讯的；在常规的潜艇里，潜艇露出水面时，利用潜望镜进行观察海面上的情况，潜望镜是利用______镜（凸透镜、凹透镜、平面镜等），根据光的______现象观察情况的，潜望镜里看的像与物体相比较的特点为______；
（6）艇上的空气再生是靠电解水制造氧气，这个过程是______能转化为______能，用吸收剂消解二氧化碳，再通过核装置与过滤器驱除有害废气．
（7）长征3号核潜艇采用水滴型线型外型结构，这样的好处是______；
（8）已知1节=1.852km/h，则长征3号核潜艇的航速为______m/s．

Answer

（1）潜水艇浸没在水中，潜水艇的体积不变（排开水的体积不变），受浮力不变；通过让海水进、出压力舱改变潜水艇受到的重力，根据物体的浮沉条件分析是怎么上浮或下沉的．
（2）知道海水的密度和核潜艇下潜的深度，可利用公式p=ρgh计算出潜艇所受海水的压强．
（3）核裂变和核聚变都能释放能量，但是又有区别，对于核裂变是可控的，如核电站的核反应堆就是通过核裂变提供能量的，对于核聚变过程不可控，如氢弹爆炸就是利用核聚变释放能量．
（4）当核潜艇从水面上潜到水下的过程中时，排开水的体积先变大、后不变，根据阿基米德原理分析受浮力变化；
知道核潜艇水下潜行时的排水量，利用重力公式求排开水重，所受的浮力等于排开水的重；
（5）声呐是利用超声波的应用，通信是靠电磁波；潜望镜是利用的平面镜，根据平面镜成像的原理和特点分析；
（6）电解水是消耗电能转化为化学能；
（7）潜水艇在水中潜行时，受到水的很大的阻力，为了减小水的阻力，采用水滴型线型外型结构；
（8）求出25节的速度，再进行单位换算．
【解析】
（1）在水中，潜水艇受到水的浮力和重力的作用，
∵F浮=ρ水v排g，潜水艇的体积不变，排开水的体积不变，
∴潜水艇受到水的浮力不变；
把压缩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，潜水艇能够上浮和下沉是通过改变自重来实现的．
（2）潜艇所受海水的压强为：
p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×300m=3.09×106Pa．
（3）由于核裂变是可控的，故核电站中的核反应堆就是通过核裂变过程中释放核能带动发电机发电的．
（4）当核潜艇从水面上潜到水下的过程中时，排开水的体积先变大、后不变，由F浮=ρ水V排g可知潜艇受到的浮力先变大、后不变，如图所示：
核潜艇水下潜行时，所受的浮力：
F浮=G排=m排g=5500×103kg×10N/kg=5.5×107N；
（5）声纳和雷达系统分别是利用超声波和电磁波；潜望镜是利用平面镜，根据光的反射现象观察情况的，潜望镜里看的像与物体相比较的特点为大小相等；
（6）电解水制造氧气，这个过程是电能转化为化学能；
（7）核潜艇采用水滴型线型外型结构，这样的好处减少水对潜艇的阻力；
（8）潜艇的速度：
v=1.852km/h×25=46.3km/h≈12.9m/s．
故答案为：（1）改变自重；（2）3.09×108；（3）裂变；
（4）先变大、后不变，5.5×107；
（5）超声，电磁，平面镜，光反射，大小相等；
（6）电能，化学能；（7）减少水对潜艇的阻力；（8）12.9．