Question

17．你了解水陸兩用坦克嗎？水陸兩用坦克的車體比普通坦克要大，呈船形，所以能在水中浮動．排水型兩棲坦克是靠什么力量來支持車輛的重力呢？在水上航速不超過l5?km/h的兩用坦克，車輛的全部重力主要是靠浮力來支持的．水上航速超過l5?km/h的兩用坦克，浮力有所減小，這時的水動力（類似于飛機(jī)的升力）作用就不可忽視，即兩種力量共同支撐著坦克，使其不會下沉．如圖所示的水陸兩用坦克，總質(zhì)量22?t，水上最大速度14?km/h，最大航程超過90?km．陸地最大速度55?km/h，最大行程超過385?km，履帶著地的總面積約為4?m²，可越過2.9?m壕溝．
請你根據(jù)短文中的信息，結(jié)合所學(xué)的知識回答問題：
（1）如圖所示的水陸兩用坦克在陸地行駛時，對地面的壓強(qiáng)約為多大？
（2）如圖所示的水陸兩用坦克在水上航行時，所受的浮力約為多大？此時，排開水的體積約為多少？
（3）“水上航速超過15?km/h的兩用坦克，浮力有所減小，這時的水動力作用就不可忽視”．這里的“水動力”產(chǎn)生的原因是：流體流動時，流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)坦克的質(zhì)量可求得其重力，此時坦克對地面的壓力等于其重力，然后求出坦克對地面的壓強(qiáng)．
（2）坦克浮在水面上時，受豎直向下的重力、豎直向上的浮力，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可以求出坦克受到的浮力，然后可求得排開水的體積．
（3）流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系：流體流動時，流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大．

解答 解：
（1）坦克重力：
G=mg=2.2×10⁴kg×10N/kg=2.2×10⁵N，
坦克對地面的壓力：
F=G=2.2×10⁵N，
坦克對地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{2.2×1{0}^{5}N}{4{m}^{2}}$=5.5×10⁴Pa；
（2）水陸兩用坦克在水上航行時浮在水面，受到的浮力和自身重力是平衡力，則坦克所受浮力F_浮=G=2.2×10⁵N；
由F_浮=ρ_水gV_排得：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.2×1{0}^{5}N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=22m³．
（3）這里的“水動力”產(chǎn)生的原因是：流體流動時，流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大．
故答案為：（1）對地面的壓強(qiáng)約為5.5×10⁴Pa；
（2）所受的浮力約為2.5×10⁵N；此時，排開水的體積約為22m³．
（3）流體流動時，流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大．

點(diǎn)評 本題考查了求坦克對地面的壓力、壓強(qiáng)、坦克受到的浮力、流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系等問題，熟練掌握相關(guān)公式及其變形公式即可正確解題．