Question

1．中國第一艘航母--“遼寧艦”已于2012年10月正式服役，其最大吃水深度為10.5m（指最底部到水面的豎直距離），滿載時(shí)排水體積達(dá)6.7×10⁴ m³，艦載機(jī)50余架，它將為保衛(wèi)我國領(lǐng)土領(lǐng)海發(fā)揮重要的作用．（取ρ_海水=1.0×10³kg/m³，g≈10N/kg）
（1）“遼寧號(hào)”的護(hù)衛(wèi)艦隊(duì)通常采用“一”字編隊(duì)形式前行，而不是“并排”前行（如圖），為什么？
（2）當(dāng)“遼寧艦”達(dá)到最大吃水深度時(shí)，其艦底部0.5m²的面積受到海水的壓力為多大？
（3）當(dāng)一架質(zhì)量為20t的艦載機(jī)起飛后，航母排開海水的體積減小了多少？

Answer 1

分析 （1）流體流速越大，流體產(chǎn)生的壓強(qiáng)越��；流體流速越小，壓強(qiáng)越大；
（2）已知最大吃水深度為10.5m，利用p=ρgh求得底部受到海水的壓強(qiáng)，再利用p=$\frac{F}{S}$可求壓力；
（3）艦載機(jī)起飛后，航母的重力減少，受到的浮力減少，減少的浮力等于艦載機(jī)的重力，然后由浮力公式的變形公式求出航母排水量的體積減少量．

解答 解：（1）根據(jù)在流體中流速越大的位置壓強(qiáng)越小可知，并排前行時(shí)，兩艦艇間流速快壓強(qiáng)小，護(hù)衛(wèi)艦外側(cè)流速小壓強(qiáng)大，兩艦艇可能發(fā)生碰撞事故，采用“一”字形編隊(duì)能有效防止這種情況發(fā)生；
（2）其底部受到海水的壓強(qiáng)：
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×10.5m=1.05×10⁵Pa，
由p=$\frac{F}{S}$可得，其艦底部0.5m²的面積受到海水的壓力：
F=pS=1.05×10⁵Pa×0.5m²=5.25×10⁴N；
（3）根據(jù)△F_浮=G_{艦載機(jī)}=ρ_海水gV_排得，
排開海水體積減小量：
△V_排=$\frac{{G}_{艦載機(jī)}}{{ρ}_{海水}g}$=$\frac{20×1{0}^{3}kg×10N/kg}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=20m³．
答：
（1）根據(jù)在流體中，流速越大的位置壓強(qiáng)越小可知，并排前行時(shí)，兩艦艇間流速快壓強(qiáng)小，護(hù)衛(wèi)艦外側(cè)壓強(qiáng)大，兩艦艇可能發(fā)生碰撞事故，采用“一”字形編隊(duì)能有效防止這種情況發(fā)生；
（2）其艦底部0.5m²的面積受到海水的壓力為5.25×10⁴N；
（3）航母排開海水的體積減小了20m³．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系、液體壓強(qiáng)的計(jì)算、壓強(qiáng)的計(jì)算、阿基米德原理等知識(shí)點(diǎn)，是一道綜合性較強(qiáng)的題目，關(guān)鍵是壓強(qiáng)定義式、液體壓強(qiáng)公式、浮力公式的應(yīng)用，同時(shí)還要知道艦載機(jī)起飛后，浮力的減小量等于艦載機(jī)的重力．