题目

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）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=1.4×10⁷kg，海水密度近似取作ρ_水=1.0×10³kg/m³．制造潜艇的材料的平均密度取作ρ_船=7.0×10³kg/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回来的信号经历的时间t=0.146s，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50kg，充气后的体积V₀=10m³，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？

提问时间：2020-07-27

答案

（1）核潜艇的能量来源于铀原子核裂变时放出的核能．
故答案为：核裂变和核聚变是大量获得核能的两种途径，核潜艇反应堆的核能是通过核裂变途径获得的．
（2）超声波通过的路程为：s=vt=1450m/s×0.146s=212m

1

2

s=

1

2

×212m=106m
∴潜艇沉没的实际深度h=s=106m
答：潜艇沉没的实际深度h为106m．
（3）设至少需要N个浮力袋才能把潜艇拉离海底．
潜艇受到重力、浮力和浮力袋的拉力，要使潜艇浮起，潜艇受到的浮力和浮力袋的拉力之和必大于潜艇受到的重力（浮力袋的质量与潜艇的质量相比可忽略）
潜艇受到的浮力 F_浮1=ρ_水gV_排m=

ρ水gm

ρ潜

潜艇受到的浮力袋的拉力可近似为
F_浮2=ρ_水gNV₀
为了使潜艇能上浮，至少应满足：F_浮1+F_浮2=mg
即

ρ水gm

ρ潜

+ρ_水gNV₀=mg，
解得：N=1.2×10³只．
答：（1）核裂变．
（2）106m．
（3）1.2×10³只．