Question

4．如圖所示遼寧號(hào)航空母艦，簡(jiǎn)稱“遼寧艦”，舷號(hào)16，是中國人民解放軍海軍第一艘可以搭載固定翼飛機(jī)的航空母艦．“遼寧艦”前身為蘇聯(lián)海軍的庫茲涅佐夫元帥級(jí)航空母艦2號(hào)艦瓦良格號(hào)航空母艦．2005年4月26日，交付大連造船廠，由中國人民解放軍更改安裝及繼續(xù)建造．于2012年9月更名為遼寧號(hào)，交付中國人民解放軍海軍，成為中國第一艘現(xiàn)代航母．小明同學(xué)該在網(wǎng)上找了艦的一些參數(shù)如下

艦長	302m（全長）	吃水深度	10.0m（滿載）
艦寬	70.5m	排水量	67000t（滿載）
功率	14720kW	飛行甲板	長300m寬 70m
機(jī)庫	長152m  寬26m 高7m	最大航速	57.6Km/h

請(qǐng)你解決下面的問題
（1）該艦從長江駛?cè)氪蠛�時(shí)上�。ㄉ细�、下沉），艦載飛機(jī)降落在航母時(shí)浮力變大（變大、減小、不變）．
（2）該艦滿載時(shí)浮力有多大？（海水密度1.03×10³kg/m³）
（3）該艦滿載時(shí)艦底所受海水的壓強(qiáng)有多大？
（4）若該艦在海上以最大航速勻速前進(jìn)，則受到阻力有多大？

Answer 1

分析 （1）當(dāng)該艦從長江駛?cè)氪蠛Ｊ冀K處于漂浮狀態(tài)，根據(jù)漂浮條件分析船受到浮力的變化情況，再根據(jù)阿基米德原理判斷排開水的體積的變化，從而得出船是上浮還是下沉；根據(jù)物體漂浮條件判斷艦載飛機(jī)降落在航母時(shí)浮力的大小變化；
（2）知道航母滿載排水量（排開水的質(zhì)量），利用阿基米德原理求該艦滿載時(shí)所受浮力；
（3）知道航母的吃水深度（艦底所處深度），利用液體壓強(qiáng)公式求該艦滿載時(shí)的艦底所受海水的壓強(qiáng)；
（4）知道航母功率，利用P=Fv求勻速航行時(shí)的動(dòng)力，由于勻速前進(jìn)該艦所受阻力等于動(dòng)力．

解答 解：（1）該艦無論是在長江還是在海中都漂浮，浮力等于輪船重，受到的浮力不變，
因海水的密度大與河水的密度，
所以，由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可知，輪船進(jìn)入海水時(shí)排開水的體積變小，即船身會(huì)上��；
艦載飛機(jī)降落前后，航母始終漂浮，浮力和自身的重力相等，故艦載飛機(jī)降落在航母時(shí)，浮力變大；
（2）該艦滿載時(shí)的排水量：
m_排=67000t=6.7×10⁷kg，
則該艦滿載時(shí)浮力：
F_浮=G_排=m_排g=6.7×10⁷kg×10N/kg=6.7×10⁸N；
（3）該艦滿載時(shí)艦底所受海水的壓強(qiáng)：
p=ρgh=1.03×10³kg/m³×10N/kg×10m=1.03×10⁵Pa；
（4）由P=Fv可得，該艦的動(dòng)力：
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{14720×1{0}^{3}W}{\frac{57.6}{3.6}m/s}$=9.2×10⁶N，
因勻速前進(jìn)，
所以，該艦所受阻力f=F=9.2×10⁶N．
答：（1）上浮；變大；
（2）該艦滿載時(shí)所受浮力為有6.7×10⁸N；
（3）該艦滿載時(shí)的艦底所受海水的壓強(qiáng)為1.03×10⁵Pa；
（4）若該艦在海上以最大航速勻速前進(jìn)，則它受到的阻力是9.2×10⁶N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)阿基米德原理、物體浮沉條件、液體壓強(qiáng)公式、功率公式的掌握和運(yùn)用，要利用好功率推導(dǎo)公式P=Fv，能從航母參數(shù)表中得出相關(guān)信息是本題的關(guān)鍵．