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“雪龙”号极地考察破冰船是我国最大的极地考察船,破冰船自身质量约为10000吨.“雪龙”号在普通海域最大航速为10m/s;在1m厚冰层海域破冰最大航速为3.6km/h,所受阻力为1.5×107N.“雪龙
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“雪龙”号极地考察破冰船是我国最大的极地考察船,破冰船自身质量约为10000吨.“雪龙”号在普通海域最大航速为10m/s;在1m厚冰层海域破冰最大航速为3.6km/h,所受阻力为1.5×107N.“雪龙”号在两种海域航行时,牵引力的功率相等.请你计算:
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(1)“雪龙”号在1m厚冰层海域以最大航速匀速行驶20min,克服阻力所做的功是多少?
(2)“雪龙”号在普通海域以最大航速匀速行驶时牵引力的大小是多少?
(3)“雪龙”号补给了100吨的物资后,吃水深度达到8m,则船底受到海水的压强是多少?“雪龙”号排开海水的体积增加了多少?(ρ海水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
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(1)“雪龙”号在1m厚冰层海域以最大航速匀速行驶20min,克服阻力所做的功是多少?
(2)“雪龙”号在普通海域以最大航速匀速行驶时牵引力的大小是多少?
(3)“雪龙”号补给了100吨的物资后,吃水深度达到8m,则船底受到海水的压强是多少?“雪龙”号排开海水的体积增加了多少?(ρ海水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
▼优质解答
答案和解析
(1)“雪龙号”行驶时间:t=20min=
h,
由v=
得,“雪龙号”行驶路程:s=vt=3.6km/h×
h=1.2km=1200m,
“雪龙号”匀速行驶,所受牵引力:F牵引力=f=1.5×107N
W=F牵引力S=1.5×107N×1200m=1.8×1010J,
(2)“雪龙号”最大航速:v破=3.6km/h=1m/s
普通海域中“雪龙号”功率:P普=F牵引力v破=1.5×107N×1m/s=1.5×107w
此时牵引力:F普=
=
=1.5×106N,
(3)船底受到海水的压强:p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×8m=8×104Pa,
因为船始终漂浮,始终 F浮=G物
增大的浮力:F浮增=G物增=100×103kg×10N/kg=106N;
由F浮=ρgv排得,增大的排开海水体积:V排增=
=
=100m3.
答:(1)“雪龙”号在1m厚冰层海域以最大航速匀速行驶20min,克服阻力所做的功是1.8×1010J;
(2)“雪龙”号在普通海域以最大航速匀速行驶时牵引力是1.5×106N;
(3)“雪龙”号补给了100吨的物资后,吃水深度达到8m,则船底受到海水的压强是8×104Pa;“雪龙”号排开海水的体积增加了100m3.
1 |
3 |
由v=
s |
t |
1 |
3 |
“雪龙号”匀速行驶,所受牵引力:F牵引力=f=1.5×107N
W=F牵引力S=1.5×107N×1200m=1.8×1010J,
(2)“雪龙号”最大航速:v破=3.6km/h=1m/s
普通海域中“雪龙号”功率:P普=F牵引力v破=1.5×107N×1m/s=1.5×107w
此时牵引力:F普=
P |
v普 |
1.5×107W |
10m/s |
(3)船底受到海水的压强:p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×8m=8×104Pa,
因为船始终漂浮,始终 F浮=G物
增大的浮力:F浮增=G物增=100×103kg×10N/kg=106N;
由F浮=ρgv排得,增大的排开海水体积:V排增=
F浮增 |
ρ海水g |
106N |
1.0×103kg/m3×10N/kg |
答:(1)“雪龙”号在1m厚冰层海域以最大航速匀速行驶20min,克服阻力所做的功是1.8×1010J;
(2)“雪龙”号在普通海域以最大航速匀速行驶时牵引力是1.5×106N;
(3)“雪龙”号补给了100吨的物资后,吃水深度达到8m,则船底受到海水的压强是8×104Pa;“雪龙”号排开海水的体积增加了100m3.
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