2000年8月12日.在巴伦支海参加 军事演习的俄罗斯北方舰队“库尔斯克”号核潜艇(图14).意外沉没,所有舱室都灌满了海水,艇上118名官兵全部遇难。引起了国际社会的普遍关注。
已知“库尔斯克”号核潜艇的质量m=1.4Xl07kg,海水密度近似取作ρ水=l.0xl03kg/m3.制造潜艇的材料的平均密度取作p M=7.0x103kg/m3.g取10N/kg。请回答:
(1)核裂变和核聚变是大量获得核能的两种途径,核潜艇中反应堆的核能是通过哪种选径获得的?
(2)为了精确地探测到潜艇沉没的位置,在潜艇正上方海面向下发出超声波,从
发出信号至接收到由潜艇反射旧来的信号经历的时间t=0.146 s,如果超声波在海水中
的传播速度v=1450m/s,则潜艇沉没的实际深度h约为多大?(计算结果取整数)
(3)有人提出一种打捞“库尔斯克”号的方案,就是在潜艇周围缠满可充气的负载量大的浮力袋,若每只浮力袋的质量为50 kg,充气后的体积V0=10 m3,试估算要将
“库尔斯克”号核潜艇打捞起来,至少需用多少只浮力袋?
解析:
(1)由于目前的技术还无法实现对核聚变的缓慢控制,所以核发电中的核反应方式都是核裂变。
(2)其深度为超声波通过距离的一半。故
h= | 1 | vt= | 1 | ×1450m/s×0.146s=106m |
2 | 2 |
(3)打捞时,至少需要其浮力等于总重。设浮力袋为n个,则此时
nρ水gV0+ρ水gV艇=m艇g+nm袋g
而潜艇的体积是:
V艇= | m艇 | = | 1.4X107kg | =2×104m3 |
ρM | 7.0x103kg/m3 |
全部数据,代入上式得
n×1.0×103kg/m3×10N/kg×10 m3+1.0×103kg/m3×10N/kg×2×104m3
=1.4X107kg×10N/kg+n×50kg×10N/kg
解之得:
n=1.2×103(只)
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