中国第一艘航母--辽宁舰于2012年9月正式服役.该舰长304m、宽70.5m,满载时排水量67500t,最高航速60km/h.已知海水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10N/kg.求:
(1)满载时该舰受到的浮力;
(2)海面下7m处的舰体受到海水的压强;
(3)辽宁舰在执行任务时,以40km/h的速度匀速航行5h,若航行时的阻力为1.5×107 N,则这一过程中动力所做的功是多少?
解:(1)该航母满载时,受到的浮力:
F
浮=G
排=m
排g=67500×1000kg×10N/kg=6.75×10
8N,
(2)海面下7m处的舰体受到海水的压强p=ρgh=1.0×10
3kg/m
3×10N/kg×7m=7×10
4Pa;
(3)∵v=
,
∴辽宁舰航行的路程:
s=vt=40km/h×5h=200km=2×10
5m,
因为船匀速行驶,所以F=f=1.5×10
7N,
船的动力所做的功:
W=Fs=1.5×10
7N×2×10
5m=3×10
12J.
答:(1)满载时该舰受到的浮力为6.75×10
8N;
(2)海面下7m处的舰体受到海水的压强为7×10
4Pa;
(3)则这一过程中动力所做的功是3×10
12J.
分析:(1)航空母舰所受的浮力等于满载时的排开水的重力,根据G=mg求出其大小;
(2)已知航母的吃水深度,由液体压强公式求出航母底部受到海水的压强;
(3)已知辽宁舰行驶的速度和时间,可以得到行驶是路程;因为辽宁舰匀速航行,所以动力等于海水阻力;已知动力和行驶的路程,利用公式W=Fs计算推动力做的功.
点评:本题考查了学生对阿基米德原理F
浮=G
排=ρ
液V
排g、做功公式和二力平衡条件的掌握和运用,关键是对排水量的理解(满载时排开水的质量).