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【题目】如图所示,它是我国第一艘航空母舰﹣﹣辽宁舰,如表是该航母的主要参数值.(g取10N/kg,海水的密度ρ海水=1.03×103kg/m3

主要参数值

航母满载时总质量(包括舰载飞机)

6.75×107kg

每架舰载飞机的质量

5150kg

每架舰载飞机与甲板的总接触面积

5000cm2

航母正常航行速度

54km/h

航母以正常航行速度行驶时所受阻力

3.6×108N

求:
(1)每架舰载飞机对甲板的压强;
(2)航母所受的浮力;
(3)若航母以正常航行速度匀速从甲地开往乙地,行驶了540km.求此过程中航母牵引力的功率;
(4)若其中一架舰载飞机起飞后,求航母排开海水的体积减少了多少?

【答案】
(1)每架舰载飞机对甲板的压力:

F=G飞机=m飞机g=5150kg×10N/kg=5.15×104N,

每架舰载飞机对甲板的压强:

p= = =1.03×105Pa

答:每架舰载飞机对甲板的压强为1.03×105Pa


(2)航母的总重力:G航母=m航母g=6.75×107kg×10N/kg=6.75×108N,

因为航母漂浮,所以F=G航母=6.75×108N

答:航母所受的浮力为6.75×108N


(3)因为航母匀速行驶,

所以根据二力平衡条件可得:F=f=3.6×108N,v=54km/h=15m/s;

则牵引力的功率:P=Fv=3.6×108N×15m/s=5.4×109W

答:此过程中航母牵引力的功率为5.4×109W


(4)一架舰载飞机起飞前后,航母受到的浮力分别为:

F=G航母gV,F′=G航母﹣G飞机gV′,

根据阿基米德原理可得排开海水的体积减少量:

△V=V﹣V′= = = =5m3

答:若其中一架舰载飞机起飞后,求航母排开海水的体积减少了5m3


【解析】(1)舰载飞机对甲板的压力和自身的重力相等,根据G=mg求出其大小,再根据压强公式求出受到的压强;(2)根据G=mg求出航母所受的总重力,利用物体漂浮的条件求出浮力的大小;(3)航母正常航行速度匀速行驶时,受到的阻力和牵引力是一对平衡力,根据P= = =Fv求出牵引力的功率;(4)舰载飞机起飞前后,航母始终漂浮,根据阿基米德原理分别求出排开水的体积,两者之差即为航母排开海水减少的体积.
【考点精析】关于本题考查的压强的大小及其计算和阿基米德原理,需要了解压强的计算公式及单位:公式:p =F/s ,p表示压强,F表示压力,S表示受力面积压力的单位是 N,面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡,记作Pa .1Pa=1N/m2.(帕斯卡单位很小,一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa);阿基米德原理:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力.这个规律叫做阿基米德原理,即 F= Ggv才能得出正确答案.

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A处的电流IA/A

B处的电流IB/A

C处的电流IC/A

0.15

0.25

小明分析表格中的数据认为:并联电路中干路电流等于
(3)小明想,要使上述结论更具普遍性,还要用不同的方法进行多次实验,于是小明和同学们讨论了以下三种方案: 方案一:在图甲的基础上,反复断开、闭合开关,测出A、B、C三处的电流.
方案二:在图甲的基础上,只改变电源电压,测出A、B、C三处的电流.
方案三:在图甲的基础上,在其中一条支路换上规格不同的灯泡,测出A、B、C三处的电流.
以上三种方案,你认为不可行的方案(填“一”、“二”或“三”).
小明选择上述可行方案之一,做了三次实验,并把实验数据填入下表中.

实验次数

A处的电流IA/A

B处的电流IB/A

C处的电流IC/A

1

0.12

0.18

0.30

2

0.14

0.21

0.35

3

0.20

0.30

0.50

请你根据小明的实验步骤和有关数据回答下列问题:
①在拆电路改装时,开关必须
②小明选择的方案是方案(填“一”、“二”或“三”).

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A.U1:U2=1:2
B.P1:P2=4:5
C.R1:R3=3:1
D.I1:I2=1:4

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(3)比较甲、乙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与有关;比较乙、丙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与有关(以上两空选填“压力”或“接触面粗糙程度”).
(4)小丽同学对实验装置进行改动,如图b所示,重复实验,发现效果更好.实验中,小丽同学(选填“一定”或“不一定”)要匀速拉动长木板.

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