Question

在南极考察中使用的海洋破冰船，针对不同的冰层有不同的破冰方法．其中一种破冰方法是：接触冰面前，船全速航行，船体大部分冲上冰面，就可以把冰压碎．
（1）当破冰船航行于海面时，它的排水体积约为1500m³，求船自身的重力．
（2）在一次破冰行动中，当船冲到冰面上时，船的排水体积变为原来的三分之一，船与冰层接触面积为5m²，此时破冰船对冰层的压强是多少？（海水的密度取1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）

Answer 1

【答案】分析：根据物体浮沉条件，因为船浮在海面上，所以自身重力等于浮力，当船冲到冰面上，浮力变小，它对冰的压力应是船的自身重力减去浮力．
解答：解：（1）F_浮=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1500m³=1.5×10⁷N；
∵船漂浮，∴G=F_浮=1.5×10⁷N．
（2）当船的排水体积变为原来的三分之一时，
F_浮=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1500m³×1/3=5×10⁶N，
船对冰层的压力为：F=G-F_浮=1.5×10⁷N-5×10⁶N=1×10⁷N，
∴P===2×10⁶Pa．
答：（1）船自身的重力是1.5×10⁷N．
（2）此时破冰船对冰层的压强是2×10⁶Pa．
点评：本题考查了浮力、压强以及物体受力分析的知识，难度大．做题时注意．