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16.“雪龍”號是中國最大的極地考察船,也是中國唯一能在極地破冰前行的船只,2014年1月5日,“雪龍?zhí)枴背晒ν瓿蓪Χ砹_斯“紹卡利斯基院士”號被困52名乘客救援,7日17時50分,“雪龍?zhí)枴背晒_出厚重的密集浮冰區(qū),勝利突圍,“雪龍”號滿載排水量21025噸,“雪龍”號動力為柴油機,主機功率13200kw×1臺,副機功率880kw×3.請解答下列問題:(g取10N/kg;ρ海水=1×103kg/m3;ρ=0.9×103kg/m3
(1)“雪龍”號動力為柴油機,柴油機工作時將柴油燃燒釋放的內能轉化為機械能,之所以使用柴油發(fā)動機而不使用汽油發(fā)動機,一是因為柴油發(fā)動機功率大,二是因為柴油發(fā)動機效率高;
(2)“雪龍”號滿載時排開海水的體積是多少?
(3)“雪龍”號破冰船,自身的總重為1.8×106N,當船沖到冰面上時,船重的三分之二壓在冰面上,船與冰面的接觸面積為5m2,此時破冰船對冰面的壓強是多少?
(4)“雪龍”船屬B1級破冰船,若使用主機功率破冰,能以0.75m/s的速度連續(xù)破冰1.2m前行,求“雪龍”破冰時受到的平均阻力是多少?

分析 (1)內燃機是將內能轉化為機械能的裝置;柴油機發(fā)動機的效率較高;
(2)已知“雪龍”號滿載時的排水量,根據密度的變形公式即可求出)“雪龍”號滿載時排開海水的體積;
(3)先求出船對冰面的壓力,然后根據p=$\frac{F}{S}$求出冰面受到的壓強;
(4)先根據P=Fv求出雪龍”破冰時受到的牽引力,然后根據牽引力和阻力為一對平衡力即可求出阻力的大。

解答 解:(1)柴油機工作時將柴油燃燒釋放的內能轉化為機械能,之所以使用柴油發(fā)動機而不使用汽油發(fā)動機,一是因為柴油發(fā)動機功率大,二是因為柴油發(fā)動機效率高;
(2)由ρ=$\frac{m}{V}$可得,“雪龍”號滿載時排開海水的體積:
V=$\frac{{m}_{排}}{{ρ}_{海水}}$=$\frac{21025000kg}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=21025m3;
(3)冰面受到的壓力:
F=$\frac{2}{3}$×1.8×106N=1.2×106N;
冰面受到的壓強:
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.2×1{0}^{6}N}{5{m}^{2}}$=2.4×105Pa;
(4)由P=Fv可知,“雪龍”船受到的牽引力:
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{13200000W}{0.75m/s}$=1.76×107N;
因為牽引力和阻力為一對平衡力,所以“雪龍”破冰時受到的平均阻力是1.76×107N.
答:(1)機械;效率高;
(2))“雪龍”號滿載時排開海水的體積是21025m3;
(3)破冰船對冰面的壓強是2.4×105Pa;
(4)“雪龍”破冰時受到的平均阻力是1.76×107N.

點評 此題主要考查的是學生對柴油機特點以及工作過程中能量轉化問題的了解,密度、壓強、功率、二力平衡條件的理解和掌握,基礎性題目.

練習冊系列答案
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②轎車勻速直線運動過程中受到的阻力是多少?

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表一:甲容器(水)     表二:乙容器(水)       表三:丙容器(鹽水)
實驗
次數
h
(cm)
d
(cm)
L
(格)
實驗
次數
h
(cm)
d
(cm)
L
(格)
實驗
次數
h
(cm)
d
(cm)
L
(格)
110404510304910405
21030462020810203010
310204730101211302015
41010484001612401020
(1)該同學是通過觀察比較U形管中液面的高度差知道液體內部壓強大小的.
(2)分析比較表一中的實驗數據,可得到初步結論:液體內部壓強的大小與離開容器底部的距離d無關的(選填“有關”或“無關”),理由是U形管中液面的高度差相等.
(3)分析比較實驗次數2和9中的實驗數據,可得到初步結論:當深度相同時,液體內部壓強與液體的密度有關,液體的密度越大,液體內部壓強越大.

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