Question

18．釣魚島是我國的固有領土，在爭奪釣魚島中，兩棲突擊車將是登陸作戰(zhàn)的重要裝備．如圖甲是我國某型號的兩棲突擊車，它的總質(zhì)量22噸，發(fā)動機的功率420kW．水上最大速度14.4km/h，陸地最大速度54km/h． 請你解答下列問題：（g=10N/kg）

（1）兩棲突擊車靜止浮在水面時，排開水的體積是多少？（ρ_水=1.0×10³kg/m³）
（2）該車停在水平地面上時，履帶著地總面積為4m²，它對地面的壓強是多少？
（3）該車在水中以最大速度勻速前進時（發(fā)動機正常工作），受到的阻力是多大？
（4）該車的尾部有一個類似于機翼的裝置，如圖乙所示，請你說明這個裝置的作用．

Answer 1

分析 （1）知道兩棲突擊車的質(zhì)量，求出重力，突擊車漂浮在水面上，根據(jù)漂浮條件判斷突擊車受到的浮力，求出突擊車排開水的體積．
（2）知道突擊車的重力，求出突擊車都地面的壓力，又知道受力面積，根據(jù)壓強公式求出突擊車對地面的壓強．
（3）知道突擊車的速度和功率，根據(jù)F=$\frac{P}{v}$求出突擊車受到的拉力，根據(jù)二力平衡條件再求出突擊車受到的阻力．
（4）根據(jù)流體壓強和流速的關系，判斷類似機翼的裝置產(chǎn)生向上的升力作用

解答 解：（1）突擊車受到的重力：G=mg，
突擊車浮在水面上，受到的浮力為：F_浮=ρ_水g V_排，
因為突擊車漂浮在水面上，根據(jù)F_浮=G，
所以ρ_水gV_排=G，
所以V_排=$\frac{G}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{m}{{ρ}_{水}}$=$\frac{22×1{0}^{3}kg}{1.0×1{0}^{3}kg}$=22m³．
（2）突擊車受到的重力：G=mg=22×10³kg×10N/kg=2.2×10⁵N，
突擊車在水平地面上，突擊車對地面的壓力為：F=G=2.2×10⁵N，
突擊車對地面的壓強為：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{2.2×1{0}^{5}N}{4{m}^{2}}$=5.5×10⁴Pa．
（3）突擊車在水上的速度：v=14.4km/h=4m/s，
突擊車的功率：P=420kW=4.2×10⁵W，
因為P=Fv，
所以F=$\frac{P}{v}$=$\frac{4.2×1{0}^{5}W}{4m/s}$=1.05×10⁵N，
由于兩棲突擊車勻速行駛，故突擊車受到的阻力：f=F=1.05×10⁵N．
（4）類似機翼的裝置，水通過裝置上方的速度大于下方的速度，裝置受到向上的壓強大于向下的壓強，裝置受到向上的壓力大于向下的壓力，產(chǎn)生向上的升力作用，可減小航行時受到的阻力，同時也防止下沉．
答：（1）兩棲突擊車靜止浮在水面時，排開水的體積是22m³．
（2）該車停在水平地面上時，它對地面的壓強是5.5×10⁴Pa 
（3）該車在水中以最大速度勻速前進時（發(fā)動機正常工作），受到的阻力是1.05×10⁵N．
（4）類似于機翼的裝置，可減小航行時受到的阻力，同時也防止下沉．

點評 本題通過兩棲突擊車在水中和在陸上時，考查了漂浮條件、阿基米德原理、壓強、功率和牽引力的公式、二力平衡條件、流體壓強和流速的關系等等，考查的知識面很廣，綜合性很強，有一定的難度．