2015年.我国建造的世界首座半潜式圆筒型海洋生活平台“希望7号出海试航.“希望7号独特的圆筒型设计理念具有技术先进.安全稳定和作业可靠等优势．试航期间将进行推进器安装作业.航速.倾斜试验和全球定位系统等相关试验．在试航中.若“希望7号平台的排水量为2.5×104t.以5m/s的速度匀速直线航行5km.航行中所受阻力为4� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

15．

2015年，我国建造的世界首座半潜式圆筒型海洋生活平台“希望7号”出海试航，“希望7号”独特的圆筒型设计理念具有技术先进、安全稳定和作业可靠等优势．试航期间将进行推进器安装作业，航速、倾斜试验和全球定位系统等相关试验．在试航中，若“希望7号”平台的排水量（排开水的质量）为2.5×10⁴t，以5m/s的速度匀速直线航行5km，航行中所受阻力为4×10⁶N．取g=10N/kg，燃油的热值q_燃油=4×10⁷J/kg．问：
（1）“希望7号”平台进行全球定位系统试验中，与卫星之间是通过电磁波波联系的．
（2）平台受到的浮力是多大？
（3）一名工作人员体重为700N，自由站立在平台地面上，若他的双脚与地面的接触面积为0.04m²，他对地面的压强是多大？
（4）平台所受牵引力的功率是多大？若平台燃油机动力系统效率为40%，则该段试航过程至少需要燃烧的燃油质量是多少？

分析（1）“希望7号”平台进行全球定位系统试验中，与卫星之间是通过电磁波波联系的．
（2）根据阿基米德原理F_浮=G_排即可求出浮力；
（3）人的体重即为对地面的压力，根据公式p=$\frac{F}{S}$计算压强；
（4）根据二力平衡求出牵引力的大小，利用W=Fs求出牵引力做的功，由t=$\frac{s}{v}$求出航行时间，利用P=$\frac{W}{t}$求出功率；根据Q_放=$\frac{W}{n}$求出燃油放出的热量，再利用m=$\frac{{Q}_{放}}{{q}_{燃油}}$即可求出燃油质量．

解答解：（1）“希望7号”平台进行全球定位系统试验中，与卫星之间是通过电磁波波联系的．
（2）平台的排水量为m_排=2.5×10⁴t=2.5×10⁷kg，
根据阿基米德原理可知，
平台受到的浮力F_浮=G_排=m_排g=2.5×10⁷kg×10N/kg=2.5×10⁸N．
（3）工作人员体重即对地面的压力，所以工作人员对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{700N}{0.04{m}^{2}}$=1.75×10⁴Pa；
（4）平台漂浮时，G=F_浮=2.5×10⁸N，
平台所受的阻力f=nG=0.016×2.5×10⁸N=4×10⁶N，
因为平台匀速直线航行，根据二力平衡条件，
平台所受的牵引力F_牵=f=4×10⁶N，
平台航行的路程s=5km=5×10³m，
牵引力做的功W=Fs=4×10⁶N×5×10³m=2×10¹⁰J，
由v=$\frac{s}{t}$得：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{5×1{0}^{3}m}{5m/s}$=1×10³s，
则平台所受牵引力的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{2×1{0}^{10}J}{1×1{0}^{3}s}$=2×10⁷W．
由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$得，
燃油燃烧放出的热量Q_放=$\frac{W}{n}$=$\frac{2×1{0}^{10}J}{0.4}$=5×10¹⁰J
由Q_放=mq得燃油质量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{{q}_{燃油}}$=$\frac{5×1{0}^{10}J}{4×1{0}^{7}J/kg}$=1.25×10³kg．
答：（1）电磁波；
（2）平台受到的浮力2.5×10⁸N；
（3）他对地面的压强是1.75×10⁴Pa；
（4）平台所受牵引力的功率2×10⁷W；若平台燃油机动力系统效率为40%，该试航过程至少需要燃烧的燃油质量为1.25×10³kg．

点评本题考查了电磁波的应用、浮力、功率及效率的计算相关的物理知识，综合性很强，计算量比较大，具有一定的难度，明确排水量的含义（排开水的质量）是本题的关键．

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