Question

在南极考察中使用的“雪龙号”破冰船自重10250t，针对不同的破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，就可以把冰面压碎．它的发动机额定功率为1.2×10⁴kW，排水体积为900m³．g=10N/kg
（1）当破冰船撞击厚的冰层时，相对于冰层，破冰船是

 

的．船的

 

能减小，转化为冰的

 

能
（2）空载时，破冰船所受的浮力是多少？
（3）若破冰船以额定功率在海面上以36km/h的速度匀速前进了20km，破冰船的阻力是多少？所做的功是多少？

Answer 1

分析：（1）研究物体的运动情况时，首先要选取一个物体作为标准，这个被选作标准的物体叫做参照物．研究对象的运动情况是怎样的，就看它与参照物的相对位置是否变化；
物体由于运动而具有的能叫动能，其大小与物体的质量和速度有关；破冰船撞击冰层，动能转化为内能；
（2）知道破冰船自身质量，利用G=mg求船重，再根据漂浮条件求受到的浮力；
（3）知道破冰船的额定功率和速度，利用P=Fv求牵引力，根据二力平衡条件得出破冰船受到的阻力；破冰船所做的功可根据功的计算公式W=Fs进行计算．

解答：解：
（1）当破冰船撞击厚的冰层时，船和冰层之间发生位置的改变，相对于冰层，破冰船是运动的；破冰船撞击冰层，动能转化为内能；
（2）∵破冰船漂浮，
破冰船受到的浮力：
F=G=mg=10250×10³kg×10N/kg=1.0250×10⁸N；
（3）∵P=

W

t

=

Fs

t

=Fv，v=36km/h=3.6m/s，P=1.2×10⁴kW=1.2×10⁷W，
∴牵引力：
F=

P

v

=

1.2×107W

10m/s

=1.2×10⁶N，
∵船是匀速运动的，
∴受到的阻力为f=F=1.2×10⁶N，
W=Fs=1.2×10⁶N×20000m=2.4×10¹⁰J．
故答案为：（1）运动；动；内；
（2）空载时，破冰船所受的浮力是1.0250×10⁸N；
（3）破冰船的阻力是1.2×10⁶N；所做的功是2.4×10¹⁰J．

点评：本题考查的知识很广泛，既考查了学生对公式的掌握和应用，也考查了学生综合分析问题的能力．本题中的这三个问题都有一定的难度：第（1）问主要是参照物的选择和动能、内能的转化；第（2）问利用好漂浮条件；（3）在计算时要注意单位换算，否则计算的结果是不正确的．