Question

2．2017年4月26日，由我國自行研制的航空母艦下水了．如圖所示，它的滿載排水量為67000t．若航母滿載時(shí)以40km/h的速度勻速直線航行了30min，航行過程中受到的阻力是總重力的0.01倍（g=10N/Kg，海水的密度1.03×10³kg•m^-3）．
①若航空母艦正式入列后，配備艦載機(jī)群，當(dāng)一艘艦載機(jī)飛離航母后，它受到的浮力（選填“變大”“變小”或“不變”）．
②航母滿載時(shí)受到的浮力多大？
③航母滿載時(shí)排開水的體積是多大？
④航母滿載時(shí)受到的牽引力是多大？
⑤航母滿載時(shí)克服阻力做了多少功和功率？

Answer 1

分析 ①根據(jù)物體漂浮在液面上時(shí)，浮力與重力相等判斷浮力的大小變化．
②根據(jù)F_浮=G_排=m_排g求出浮力；
③根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排計(jì)算航母滿載時(shí)排開水的體積；
④根據(jù)物體漂浮條件求出航母滿載時(shí)的重力，再根據(jù)二力平衡條件、阻力與重力的關(guān)系求出航母滿載時(shí)受到的牽引力；
⑤根據(jù)W=fs求出克服阻力做的功．再根據(jù)P=$\frac{W}{t}$計(jì)算功率．

解答 解：①當(dāng)一艘艦載機(jī)飛離航母后，航母的總重力減小，物體漂浮時(shí)其浮力等于重力，所以所受浮力變�。�
②航母滿載時(shí)受到的浮力：
F_浮=G_排=m_排g=67000×10³kg×10N/kg=6.7×10⁸N；
③根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排=G可知，航母滿載時(shí)排開水的體積：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{6.7×1{0}^{8}N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=6.7×10⁴m³；
④航母漂浮，則滿載時(shí)的重力G=F_浮=6.7×10⁸N，
航母勻速航行，處于平衡狀態(tài)，故航母滿載時(shí)受到的牽引力：
F=f=0.01G=0.01×6.7×10⁸N=6.7×10⁶N；
⑤根據(jù)v=$\frac{s}{t}$可得，航母航行的路程：
s=vt=40km/h×0.5h=20km=2×10⁴m，
克服阻力做的功：
W=fs=6.7×10⁶N×2×10⁴m=1.34×10¹¹J．
功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.34×1{0}^{11}J}{1800s}$≈74444444W．
答：①若航空母艦正式入列后，配備艦載機(jī)群，當(dāng)一艘艦載機(jī)飛離航母后，它受到的浮力變��；
②航母滿載時(shí)受到的浮力為6.7×10⁸N；
③航母滿載時(shí)排開水的體積6.7×10⁴m³；
④航母滿載時(shí)受到的牽引力6.7×10⁶N；
⑤航母滿載時(shí)克服阻力做了1.34×10¹¹J功；功率為74444444W．

點(diǎn)評(píng) 此題乙=以航母為載體，考查了阿基米德原理、物體浮沉條件、二力平衡條件假期應(yīng)用、速度公式及其應(yīng)用、功和功率的計(jì)算，考查非常全面，綜合性很強(qiáng)，難度雖然不大，但要求學(xué)生具備全面扎實(shí)的物理知識(shí)．