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10.破冰船是赴极地考察的重要工具,如图是我国“雪龙”号破冰船.
(1)“雪龙”号破冰船在普通海域以36km/h航速航行5h通过的路程是180km.
(2)“雪龙”号破冰船配备了1架“雪鹰”号直升机.当直升机飞离船只平台后,破冰船排开水的体积减少了10m3,则“雪鹰”号直升机质量约为多少吨?(海水密度取1.0×103 kg/m3
(3)当遇到的冰层较厚时,破冰船会先略微后退并将船首压水舱全部排空,同时将船尾压水舱灌满.之后,破冰船会径直向前行驶,由于“头轻脚重”的缘故,船首就会冲到冰层上方.此时再排空船尾压水舱并灌满船首压水舱,就会使破冰船变得“头重脚轻”,再加上自身的巨大重量,就能将大部分的冰层压碎.若破冰船满载时总质量约20000t,某次破冰船头压在冰面上的受力面积是10m2,冰面受到的压力为破冰船满载时总重力的0.1倍.那么船对冰面的压强是多少帕?

分析 (1)已知速度和时间,直接根据速度的变形公式s=vt求出“雪龙”号破冰船航行5h通过的路程;
(2)物体漂浮时,浮力等于重力,并结合阿基米德的变形公式求出“雪鹰”号直升机的重力,再利用重力计算公式求出直升机的质量;
(3)先根据G=mg求出破冰船满载时的总重力,然后根据压力与总重力的关系求出压力的大小,最后根据p=$\frac{F}{S}$求出船对冰面的压强.

解答 解:(1)由v=$\frac{s}{t}$可知,“雪龙”号破冰船航行5h通过的路程:s=vt=36km/h×5h=180km;
(2)因为“雪龙”号破冰船和配备的“雪鹰”号直升机一起处于漂浮状态,并且直升机飞离船只平台后,“雪龙”号破冰船仍然漂浮,所以“雪鹰”号直升机重力:
G=FgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m3=1.0×105N,
“雪鹰”号直升机质量:m=$\frac{G}{g}$=$\frac{1.0×1{0}^{5}N}{10N/kg}$=1.0×104kg=10t;
(3)破冰船满载时总重力:G=mg=2×107kg×10N/kg=2×108N,
则冰面受到的压力:F=0.1×2×108N=2×107N,
船对冰面的压强:p=$\frac{F}{S}$=$\frac{2×1{0}^{7}N}{10{m}^{2}}$=2×106Pa.
答:(1)180;
(2)“雪鹰”号直升机质量约为10t;
(3)船对冰面的压强是2×106Pa.

点评 本题考查速度公式、质量、浮力和压强的计算,利用好漂浮条件和阿基米德原理求出直升机的重力是本题的关键.

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