Question

18．如图是我国新型气垫登陆船，该船满载后的总质量为160t．
（1）一艘满载的气垫船停在水平地面上时，与地面间的总接触面积为80m²，那么它对地面的压强为多少Pa？如满载的气垫船漂浮在水面上受到的浮力为多少N？（g=10N/kg）
（2）气垫船入水后，启动柴油发动机，通过向下喷气将船身匀速抬高2.15m，若整个过程中没有能量损失，则抬高一次需要消耗多少千克的柴油？（柴油的热值q_柴油=4.3×10⁷J/kg）
（3）气垫船以30m/s的速度匀速直线运动时，若受到的阻力始终为7.2×10⁴N，那么推力的功率为多少？

Answer 1

分析 （1）知道船满载时的总质量，根据G=mg求总重力；满载时对地面的压力等于重力，接触面积（受力面积）已知，根据公式p=$\frac{F}{S}$可求对水平地面的压强；根据物体漂浮条件求解浮力大小；
（2）根据W=Gh求出抬高一次需要做的功，若整个过程中没有能量损失，Q=W，然后利用Q=mq求需要消耗的柴油质量．
（3）知道气垫船和推力，利用功率公式P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv即可求功率．

解答 解：（1）满载时的总重G=m_总g=160×1000kg×10N/kg=1.6×10⁶N；
满载时对地面的压力：F_满载=G=1.6×10⁶N，
满载时对水平路面的压强：
p=$\frac{{F}_{满载}}{S}$=$\frac{1.6×1{0}^{6}N}{80{m}^{2}}$=2×10⁴Pa；
满载的气垫船漂浮在水面上，受到的浮力：
F_浮=G=1.6×10⁶N；
（2）抬高一次需要做的功W=Gh=1.6×10⁶N×2.15m=3.44×10⁶J；
由于Q_放=W，则由Q_放=mq得：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{3.44×1{0}^{6}J}{4.3×1{0}^{7}J/kg}$=0.08kg=80g．
（3）推力的功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=7.2×10⁴N×30m/s=2.16×10⁶W．
答：（1）它对地面的压强为2×10⁴Pa；
（2）抬高一次需要消耗80g柴油；
（3）推力的功率为2.16×10⁶W．

点评 本题考查了学生对压强公式、物体浮沉条件、功和功率公式的了解与掌握，涉及到的知识点较多，综合性强，有一定难度，熟练运用各种公式、知道静止在水平面上的物体对水平面的压力等于其自身重力是解答本题的关键．