Question

16．“雪龍”號(hào)是中國(guó)最大的極地考察船，也是中國(guó)唯一能在極地破冰前行的船只，2014年1月5日，“雪龍?zhí)枴背晒ν瓿蓪?duì)俄羅斯“紹卡利斯基院士”號(hào)被困52名乘客救援，7日17時(shí)50分，“雪龍?zhí)枴背晒�沖出厚重的密集浮冰區(qū)，勝利突圍，“雪龍”號(hào)滿載排水量21025噸，“雪龍”號(hào)動(dòng)力為柴油機(jī)，主機(jī)功率13200kw×1臺(tái)，副機(jī)功率880kw×3．請(qǐng)解答下列問題：（g取10N/kg；ρ_海水=1×10³kg/m³；ρ_冰=0.9×10³kg/m³）
（1）“雪龍”號(hào)動(dòng)力為柴油機(jī)，柴油機(jī)工作時(shí)將柴油燃燒釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，之所以使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)而不使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，一是因?yàn)椴裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)功率大，二是因?yàn)椴裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)效率高；
（2）“雪龍”號(hào)滿載時(shí)排開海水的體積是多少？
（3）“雪龍”號(hào)破冰船，自身的總重為1.8×10⁶N，當(dāng)船沖到冰面上時(shí)，船重的三分之二壓在冰面上，船與冰面的接觸面積為5m²，此時(shí)破冰船對(duì)冰面的壓強(qiáng)是多少？
（4）“雪龍”船屬B1級(jí)破冰船，若使用主機(jī)功率破冰，能以0.75m/s的速度連續(xù)破冰1.2m前行，求“雪龍”破冰時(shí)受到的平均阻力是多少？

Answer 1

分析 （1）內(nèi)燃機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置；柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率較高；
（2）已知“雪龍”號(hào)滿載時(shí)的排水量，根據(jù)密度的變形公式即可求出）“雪龍”號(hào)滿載時(shí)排開海水的體積；
（3）先求出船對(duì)冰面的壓力，然后根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出冰面受到的壓強(qiáng)；
（4）先根據(jù)P=Fv求出雪龍”破冰時(shí)受到的牽引力，然后根據(jù)牽引力和阻力為一對(duì)平衡力即可求出阻力的大�。�

解答 解：（1）柴油機(jī)工作時(shí)將柴油燃燒釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，之所以使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)而不使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，一是因?yàn)椴裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)功率大，二是因?yàn)椴裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)效率高；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，“雪龍”號(hào)滿載時(shí)排開海水的體積：
V_排=$\frac{{m}_{排}}{{ρ}_{海水}}$=$\frac{21025000kg}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=21025m³；
（3）冰面受到的壓力：
F=$\frac{2}{3}$×1.8×10⁶N=1.2×10⁶N；
冰面受到的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.2×1{0}^{6}N}{5{m}^{2}}$=2.4×10⁵Pa；
（4）由P=Fv可知，“雪龍”船受到的牽引力：
F_牽=$\frac{P}{v}$=$\frac{13200000W}{0.75m/s}$=1.76×10⁷N；
因?yàn)闋恳�力和阻力為一�?duì)平衡力，所以“雪龍”破冰時(shí)受到的平均阻力是1.76×10⁷N．
答：（1）機(jī)械；效率高；
（2））“雪龍”號(hào)滿載時(shí)排開海水的體積是21025m³；
（3）破冰船對(duì)冰面的壓強(qiáng)是2.4×10⁵Pa；
（4）“雪龍”破冰時(shí)受到的平均阻力是1.76×10⁷N．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)柴油機(jī)特點(diǎn)以及工作過程中能量轉(zhuǎn)化問題的了解，密度、壓強(qiáng)、功率、二力平衡條件的理解和掌握，基礎(chǔ)性題目．