Question

【題目】“臺(tái)灣號(hào)”是我國(guó)自主設(shè)計(jì)建造的第一艘航空母艦（如圖甲）于2017年4月26日下水．航空母艦設(shè)計(jì)滿載時(shí)排水量為8×104 t，在設(shè)計(jì)航行中牽引力與速度的關(guān)系圖象是雙曲線，如右圖所示．求：
（1）航空母艦滿載航行時(shí)受到的浮力；
（2）請(qǐng)根據(jù)圖乙所示規(guī)律推算，若航空母艦以20km/h航速行駛時(shí)受到的牽引力；
（3）在航行中，航空母艦發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘所做的功．

Answer 1

【答案】
（1）解：因?yàn)榕潘�量是輪船滿載時(shí)排水的質(zhì)量，

所以，航空母艦滿載航行時(shí)受到的浮力：

F浮=G排=m排g=8×104×103kg×10N/kg=8×108N．

答：航空母艦滿載航行時(shí)受到的浮力8×108N；

（2）解：由圖乙可知，航空母艦航行中牽引力與速度的關(guān)系是雙曲線即牽引力與速度成反比，所以有：F1v1=F2v2，

則航空母艦航速為20km/h時(shí)受到的牽引力：

F2= = =6×105N；

答：航空母艦以20km/h航速行駛時(shí)受到的牽引力6×105N；

（3）解：航空母艦在該段航行時(shí)功率不變，根據(jù)P= = =Fv可得，航空母艦發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘所做的功：

W=Pt=F1v1t=6×106N×（2× ）m/s×60s=2×108J．

答：在航行中，航空母艦發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘所做的功2×108J．

【解析】（1）知道輪船滿載時(shí)排水量（排開水的質(zhì)量）的含義，利用阿基米德原理求輪船滿載時(shí)受到的浮力．（2）根據(jù)雙曲線的特點(diǎn)可得F1v1=F2v2 ， 從圖中得出相關(guān)數(shù)據(jù)代入求解即可；（3）航空母艦在該段航行時(shí)功率不變，根據(jù)P= = =Fv可求科考船發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘所做的功．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了阿基米德原理和功的計(jì)算的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握阿基米德原理：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力．這個(gè)規(guī)律叫做阿基米德原理，即 F浮= G排 =ρ液gv排；功的計(jì)算公式：W = F S；F 表示力，單位：牛( N ) ． S 表示距離，單位：米（m）W表示功， 功的單位就是�！� 米 ． 叫作焦耳．即：1 J = 1N·m才能正確解答此題．