Question

19．如圖甲所示的我國(guó)首艘“海上飛船”-“翔州1”，它的最大起飛質(zhì)量為2.5t，巡航速度是140-160km/h，最大航速可達(dá)210km/h，最高能爬升至150m，可乘坐7人．它既可以在水中航行，也可以貼近水面飛行．求：

（1）當(dāng)“翔州1”在水中以150km/h勻速航行時(shí)，其受到水的浮力小于（選填“大于”“小于”或“等于”）其自身的重力．
（2）該“翔州1”以最大航速勻速飛行1.5h通過(guò)的路程是315km．
（3）“翔州1”在平靜的水面由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，若在水平方向獲得的動(dòng)力F隨運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的變化關(guān)系圖象如圖乙所示．t=50s后，“翔州1”的速度可達(dá)到20m/s，并做勻速直線運(yùn)動(dòng)．則在50-100s內(nèi)，“翔州1”的牽引力做的功為多少？
（4）“翔州1”靠岸后，有5名乘客從船上登岸，則船排開(kāi)海水的體積約減少多少m³？（海水的密度取ρ_海水=1.0×10³kg/m³，人的平均質(zhì)量計(jì)70kg）

Answer 1

分析 （1）流體中流速越快的地方，壓強(qiáng)越��；
（2）確定最大速度和所用時(shí)間，根據(jù)s=vt計(jì)算出路程；
（3）根據(jù)“翔州1”做勻速直線運(yùn)動(dòng)的情況判斷出其所受阻力的大小，從而可判斷出在0～50s內(nèi)動(dòng)力與阻力的關(guān)系，可得速度的變化情況；
（4）乘客登岸后，船受到的浮力減小，所有V_排減小，根據(jù)阿基米德原理可計(jì)算出減少的體積．

解答 解：
（1）“翔州1”為流線型，下表面空氣流速較慢，壓強(qiáng)較大，上表面流速較快，壓強(qiáng)小，產(chǎn)生向上的升力，當(dāng)“翔州1”在水中以150km/h勻速航行時(shí)，其受到水的浮力、向上的升力、豎直向下的重力，故浮力小于重力；
（2）由v=$\frac{s}{t}$可得，以最大航速航行1.5h通過(guò)的路程：
s=v_最大t=210km/h×1.5h=315km；
（3）由圖乙知，當(dāng)“翔州1”做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)力為1.0×10⁴N，
所以，根據(jù)二力平衡條件可得船受到的阻力：f=F=1.0×10⁴N；
從50～100s時(shí)間內(nèi)“翔州1”通過(guò)的路程：s=vt=20m/s×50s=1000m；
所以從50～100s時(shí)間內(nèi)牽引力做功：W=Fs=1×10⁴N×1000m=1×10⁷J；
（4）船處于漂浮狀態(tài)，所以F_浮=G，5名乘客登岸后，浮力減小量：
△F_浮=△G=5mg=5×70kg×10N/kg=3500N；
由F_浮=ρ_液gV_排可得，排開(kāi)海水的體積減小量：
△V_排=$\frac{△{F}_{浮}}{{ρ}_{海水}g}$=$\frac{3500N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.35m³．
故答案為：（1）小于；（2）315；（3）在50-100s內(nèi)，“翔州1”的牽引力做的功為1×10⁷；（4）船排開(kāi)海水的體積約減少0.35m³．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道綜合應(yīng)用題目，主要考查了浮力的相關(guān)知識(shí)、流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系、速度公式的應(yīng)用及功的計(jì)算，考查全面．