Question

10．在南極考察中使用的海洋破冰船，針對(duì)不同的冰層有不同的破冰方法．其中經(jīng)常采用的一種破冰的方法是：如圖所示，在接觸冰面前，破冰船全速航行，船體大部分沖上冰面后，把冰壓碎達(dá)到破冰的目的．若海水的密度取1.03×10³kg/m³，g=10N/kg．求：
（1）當(dāng)破冰船航行于海面時(shí)，它的排水量約為1500t，此時(shí)船受到的浮力多大？
（2）船自身受到的重力有多大？
（3）在一次破冰行動(dòng)中，當(dāng)船全部沖到了冰面上，船與冰層接觸面積和5m²，則此時(shí)破冰船對(duì)冰層的壓強(qiáng)是多少？

Answer 1

分析 （1）已知破冰船的排水量（排開水的質(zhì)量），利用F_浮=G_排=m_排g求破冰船受到的浮力；
（2）根據(jù)物體浮沉條件，因?yàn)榇�浮在海面上，所以自身重力等于浮力�?br />（3）當(dāng)船沖到冰面上，它對(duì)冰的壓力等于船的自身重力；已知受力面積，利用公式p=$\frac{F}{S}$求破冰船對(duì)冰面的壓強(qiáng)．

解答 解：
（1）破冰船受到的浮力：
F_浮=G_排=m_排g=1500×10³kg×10N/kg=1.5×10⁷N；
（3）因?yàn)榇�漂�。?br />所以船自身的重力：
G=F_浮=1.5×10⁷N；
（2）當(dāng)船全部沖到了冰面上，船對(duì)冰層的壓力：
F=G=1.5×10⁷N，
破冰船對(duì)冰層的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.5×1{0}^{7}N}{5{m}^{2}}$=3×10⁶Pa．
答：（1）船受到的浮力為1.5×10⁷N；
（2）船自身受到的重力為1.5×10⁷N；
（3）破冰船對(duì)冰層的壓強(qiáng)是3×10⁶Pa．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了阿基米德原理、物體漂浮條件和壓強(qiáng)公式的應(yīng)用，正確進(jìn)行受力分析，明確破冰船對(duì)冰面的壓力大小是求解破冰船對(duì)冰面壓強(qiáng)的關(guān)鍵．