Question

【題目】2015年，我國建造的世界首座半潛式圓筒型海洋生活平臺“希望7號”出海試航，“希望7號”獨特的圓筒型設(shè)計理念具有技術(shù)先進、安全穩(wěn)定和作業(yè)可靠等優(yōu)勢。試航期間將進行推進器安裝作業(yè)，航速、傾斜試驗和全球定位系統(tǒng)等相關(guān)試驗。在試航中，若“希望7號”平臺的排水量（排開水的質(zhì)量）為2．5×104t，以5m/s的速度勻速直線航行5km，航行中所受阻力為4×106N。取g=10N/kg，燃油的熱值q燃油=4×107J/kg。問：

（1）“希望7號”平臺進行全球定位系統(tǒng)試驗中，與衛(wèi)星之間是通過 波聯(lián)系的。

（2）平臺受到的浮力是多大？

（3）一名工作人員體重為700N，自由站立在平臺地面上，若他的雙腳與地面的接觸面積為0．04m2，他對地面的壓強是多大？

（4）平臺所受牽引力的功率是多大？若平臺燃油機動力系統(tǒng)效率為40%，則該段試航過程至少需要燃燒的燃油質(zhì)量是多少？

Answer 1

【答案】（1）電磁波；（2）2．5×108 N；（3）1．75×104 Pa；（4）2×107 W；1．25×103 kg

【解析】

試題分析：（1）“希望7號”平臺進行全球定位系統(tǒng)試驗中，與衛(wèi)星之間是通過電磁波波聯(lián)系的；

（2）平臺的排水量為m排 =2．5×104 t=2．5×107 kg，根據(jù)阿基米德原理可知，

平臺受到的浮力F浮=G排=m排g=2．5×107 kg×10N/kg=2．5×108 N；

（3）工作人員體重即對地面的壓力，所以工作人員對地面的壓強：p=F/S=700N/0．04m2=1．75×104 Pa；

（4）平臺漂浮時，G=F浮 =2．5×108 N，平臺所受的阻力f=nG=0．016×2．5×108 N=4×106 N，

因為平臺勻速直線航行，根據(jù)二力平衡條件，平臺所受的牽引力F牽 =f=4×106 N，

平臺航行的路程s=5km=5×103 m，牽引力做的功W=Fs=4×106 N×5×103 m=2×1010 J，

由v=s/t得：t=s/v=5×103m/5m/s=1×103 s，

則平臺所受牽引力的功率：P=W/t=2×1010J/1×103s=2×107 W，

由η=W/Q放得，燃油燃燒放出的熱量Q放 =W/n=2×1010J/0．4=5×1010 J

由Q放 =mq得燃油質(zhì)量：m=Q放/q燃油=5×1010J/4×107J/kg=1．25×103 kg。