Question

（2009?崇安区二模）你了解水陆两用坦克吗？
水陆两用坦克的车体比普通坦克要大，呈船形，所以能在水中浮动．有的利用特制的履带划水前进；有的用螺旋桨推进；有的用推进器喷水前进，两用坦克在水上航速不超过15km/h的，车辆的全部重力主要是依靠浮力来支持．在水上航速超过15km/h时，浮力有所减少，这时的水动力作用不可忽视，即两种力量共同支撑着坦克，使其不会下沉．如图所示，水陆两用坦克，总质量22t．水上最大速度14km/h，最大航程超过90km．陆地最大速度55km/h，最大行程超过385km．履带着地的总面积约4m²，可越过2.9m壕沟，这种坦克配备的是450kW的柴油机．请你根据短文中信息，结合所学的知识解答问题：（g=10N/kg）
（1）使水陆两用坦克前进的三种方式中，涉及到“物体间力的作用是相互的”这一重要知识是

D

A．只有履带的划水前进    B．只有螺旋桨推进
C．只有推进器喷水前进    D．三种方式都涉及
（2）如图所示的水陆两用坦克，在陆地行驶时，对地面的压强约为多少Pa？以最大速度行驶385km的时间是多少h？
（3）柴油机的效率（30%～45%），柴油的热值3.3×10⁷J/kg．这种水陆两用坦克的油箱所装柴油的质量一定超过多少kg？

Answer 1

分析：（1）力的作用是相互的，一个物体对另一个物体施加力的同时，也受到另一个物体力的作用，据此分析判断；
（2）坦克对地面的压力和自身的重力相等，根据公式压强公式求出对地面的压强；已知行驶的最大速度和行驶的距离，根据速度公式求出行驶的时间；
（3）由（2）求出了坦克在陆地以最大速度行驶385km的时间t，知道柴油机的功率，利用W=Pt求出柴油机做的功（有用能量），取最大效率为45%，利用η=

W有

Q放

×100%求出柴油完全燃烧放出的热量（总能量），再根据Q_放=mq求出需要的柴油的质量．

解答：解：（1）坦克用履带划水前进、用螺旋桨推进、用推进器喷水前进，三种形式都是给水一个向后的作用力，由于物体间力的作用是相互的，水给坦克一个向前的推力，使坦克前进，故选D．
（2）坦克对地面的压力：
F=G=mg=22×10³kg×10N/kg=2.2×10⁵N，
坦克对地面的压强：
p=

F

S

=

2.2×105N

4m2

=5.5×10⁴Pa，
以最大速度行驶385km的时间：
t=

s

v

=

385km

55km/h

=7h；
（3）由（2）计算可知，坦克在陆地以最大速度行驶385km的时间：
t=7h，
柴油机做的功：
W_有=Pt=450×1000W×7×3600s=1.134×10¹⁰J，
∵η=

W有

Q放

×100%，η=45%，
柴油完全燃烧放出的热量：
Q_放=

W有

η

=

1.134×1010J

45%

=2.52×10¹⁰J，
根据Q_放=mg可得，需要柴油的质量：
m_柴=

Q放

q

=

2.52×1010J

3.3×107J/kg

≈764kg，
所以水陆两用坦克的油箱所装柴油的质量一定超过764kg．
答：（1）D；
（2）在陆地行驶时，对地面的压强约为5.5×10⁴Pa；以最大速度行驶385km的时间是7h；
（3）这种水陆两用坦克的油箱所装柴油的质量一定超过764kg．

点评：本题考查了重力的公式、效率公式、燃料完全燃烧放热公式、功率公式、压强公式、速度公式，知识点多、综合性强，属于难题，但涉及到新型水路两用坦克，学生感兴趣！