云门屯景区是位于遵义市新蒲新区三渡镇的国家4A级景区，该景区核心景点之一“天门洞”是乐安江在此穿山而过留下的宽80余米、高100余米的巨形山洞，十分壮观．为了减少环境污染，江上

Question

云门屯景区是位于遵义市新蒲新区三渡镇的国家4A级景区，该景区核心景点之一“天门洞”是乐安江在此穿山而过留下的宽80余米、高100余米的巨形山洞，十分壮观．为了减少环境污染，江上游船采用电力驱动，如图为一艘电动游船正驶过天门洞．这种游船满载时，船和人的总质量为2800kg．（g取10N/kg，水的密度为1.0×10³kg/m³）．

（1）该游船满载时，外船底最深处距水面0.5m，该处所受水的压强为多大？
（2）该游船满载时，游船排开水的体积为多少？
（3）该游船满载时，在平静的乐安江上以1.5m/s的速度匀速行驶，此时游船所受水的阻力为400N，驱动电机的工作电压为60V，且消耗的电能有80%用来克服水的阻力做功，则此时驱动电机的工作电流为多少？

Answer 1

（1）满载时船底受到水的压强为：p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.5m=5×10³Pa；
（2）游船处于漂浮状态，则所受浮力等于总重力；
即F_浮=G_总=m_总g；
由于F_浮=G_排=m_排g，则m_排=m_总=2800kg，
由ρ=(m)/(V)得：V_排=(m排)/(ρ水)=(2800kg)/(1.0×103kg/m3)=2.8m³；
（3）由于游船匀速行驶，则此时游船的动力F=f=400N；
动力功率为：P_机械=Fv=400N×1.5m/s=600W；
根据η=(P机械)/(P电)得：
消耗的电功率P_电=(P机械)/(η)=(600W)/(80%)=750W，
由P=UI得：
电流I=(P电)/(U)=(750W)/(60V)=12.5A．
答：（1）该处所受水的压强为5×10³Pa；
（2）该游船满载时，游船排开水的体积为2.8m³；
（3）驱动电机的工作电流为12.5A．