Question

6．你知道水陸兩用坦克嗎？水陸兩用坦克的車體比普通坦克要大，呈船形，能在水中浮動．有的利用特制的履帶劃水前進(jìn)，有的用螺旋槳推進(jìn)，有的用推進(jìn)器噴水前進(jìn)．我國某型號的水陸兩用坦克（如圖所示），它的總質(zhì)量22噸，配備發(fā)動機(jī)的功率420kW．水上最大速度14km/h，陸地最大速度54km/h．根據(jù)短文中的信息，解答下列問題（g取 10N/kg，ρ_水=1.0×10³kg/m³）：
（1）水陸兩用坦克在水上航行時，排開水的體積約為22m³，則所受的浮力約是多少N？
（2）該水陸兩用坦克停在水平地面上時，履帶著地總面積為4m²，坦克對地面的壓強(qiáng)是多少Pa？
（3）該水陸兩用坦克在陸地上以最大速度勻速行駛27km（發(fā)動機(jī)正常工作），行駛過程中受到的牽引力是多少N？

Answer 1

分析 （1）水陸兩用坦克在水上航行時，知道排開水的體積，根據(jù)阿基米德原理求出受到的浮力；
（2）該水陸兩用坦克停在水平地面上時，對地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)F=G=mg求出其大小，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出坦克對地面的壓強(qiáng)；
（3）已知發(fā)動機(jī)的額定功率和行駛速度，根據(jù)公式F=$\frac{P}{v}$可求牽引力的大�。�

解答 解：（1）水陸兩用坦克在水上航行時，所受的浮力：
F_浮=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×22m³=2.2×10⁵N；
（2）該水陸兩用坦克停在水平地面上時，對地面的壓力：
F=G=mg=22×10³kg×10N/kg=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；
（3）在陸地上以最大速度：
v=54km/h=15m/s，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得，行駛過程中受到的牽引力：
F_牽=$\frac{{P}_{額}}{v}$=$\frac{420×1000W}{15m/s}$=2.8×10⁴N．
答：（1）水陸兩用坦克在水上航行時，所受的浮力約為2.2×10⁵N；
（2）坦克對地面的壓強(qiáng)為5.5×10⁴Pa；
（3）行駛過程中受到的牽引力2.8×10⁴N．

點(diǎn)評 本題考查了阿基米德原理和壓強(qiáng)定義式、功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道水平面上物體的壓力和自身的重力相等．