Question

8．中國(guó)漁政311船是目前我國(guó)噸位最大、設(shè)備最先進(jìn)、航速最快的漁政執(zhí)法船，主要擔(dān)負(fù)起在我國(guó)南沙群島和西沙群島護(hù)漁護(hù)航的任務(wù)，并宣示中國(guó)對(duì)南海諸島的主權(quán)．該船滿載時(shí)的總質(zhì)量為4.5×10³t，最大航速可達(dá)15m/s，當(dāng)船以最大航速巡航時(shí)受到的海水阻力為2.0×10⁶N，g取10N/kg，q_燃油=4.0×10⁷J/kg．求：
（1）滿載時(shí)，該船受到的浮力．
（2）漁政船以最大航速巡航50min，推進(jìn)力對(duì)船所做的功．
（3）若漁政船的燃油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)效率為30%，漁政船以最大航速巡航50min至少需要燃燒的燃油質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）因?yàn)榇�漂浮，根�?jù)F_浮=G可求得滿載時(shí)，該船受到的浮力；
（2）已知漁政船以最大航速巡航50min，利用s=vt可求得行駛路程，因?yàn)閯蛩傩旭�，所以F=f，再利用W=Fs可求得推進(jìn)力對(duì)船所做的功；
（3）根據(jù)Q_放=$\frac{W}{η}$求出燃油放出的熱量，再利用m=$\frac{{Q}_{放}}{{q}_{燃油}}$即可求出燃油質(zhì)量．

解答 解：（1）因?yàn)檩喆�漂�。?br />所以滿載時(shí)，該船受到的浮力F_浮=G=mg=4.5×10⁶kg×10N/kg=4.5×10⁷N；
（2）由v=$\frac{s}{t}$可得，s=vt=15m/s×50×60s=4.5×10⁴m，
因?yàn)閯蛩傩旭偅?br />所以F=f=2.0×10⁶N，
則推進(jìn)力對(duì)船所做的功W=Fs=2.0×10⁶N×4.5×10⁴m=9×10¹⁰J；
（3）由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$可得，
Q_放=$\frac{W}{η}$=$\frac{9×1{0}^{10}J}{30%}$=3×10¹¹J，
由Q=mg可得，
燃油的質(zhì)量：m=$\frac{{Q}_{放}}{{q}_{燃油}}$=$\frac{3×1{0}^{11}J}{4.0×1{0}^{7}J/kg}$=7.5×10³kg．
答：（1）滿載時(shí)，該船受到的浮力為4.5×10⁷N；
（2）漁政船以最大航速巡航50min，推進(jìn)力對(duì)船所做的功為9×10¹⁰J；
（3）漁政船以最大航速巡航50min至少需要燃燒的燃油質(zhì)量為7.5×10³kg．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了速度、浮力、功及熱量的計(jì)算相關(guān)的物理知識(shí)，綜合性很強(qiáng)，計(jì)算量比較大，具有一定的難度，明確排水量的含義（排開水的質(zhì)量）是本題的關(guān)鍵．