Question

【题目】2016年12月20日，中国自主建造的第一艘极地科学考察破冰船（H520）正式开工建造．设计空载排水量为8000t，满载排水量为14000t，它能在覆盖有0.2m厚积雪的1.5m厚冰层上以3.6km/h～7.2km/h的速度连续破冰．（g取10N/kg）
（1）破冰船“H520”用厚钢板做船底，主要是因为钢板具有（选填序号）． ①良好的导电性；②较高的硬度；③较高的熔点；④良好的导热性．
（2）假设在1.5m厚的冰层海域以7.2km/h的速度匀速破冰时所受的阻力为2×107N，则根据设计要求破冰船“H520”推进功率多大？
（3）破冰船“H520”可采用“重力破冰法”破冰，“重力破冰法”是指在接触冰面前，船全速航行，船体大部分冲上冰面，就可以把冰压碎，若此时船的排水体积变为原来的七分之二，假设当时破冰船“H520”满载，船与冰层接触面积为5m2 ， 则该破冰船对冰层的压强是多少？（海水的密度取1.0×103kg/m3）

Answer 1

【答案】
（1）②
（2）解：v=7.2km/h=2m/s；

匀速行驶时，F=f=2×107N，

推进功率：P= = =Fv=2×107N×2m/s=4×107W

答：根据设计要求破冰船“H520”推进功率为4×107W；

（3）解：船满载时质量：m=14000t=1.4×107kg；

受到的重力：G=mg=1.4×107kg×10N/kg=1.4×108N，

原来浮力（漂浮时）F浮=G，破冰时的拍水体积： = V排，

受到的浮力： = ρgV排= F浮= G= ×1.4×108N=4×107N，

船对冰面的压力：F=G﹣ =1.4×108N﹣4×107N=1×108N，

船对冰面的压强：p= = =2×107Pa

答：该破冰船对冰层的压强是2×107Pa

【解析】解：（1）破冰船“H520”用厚钢板做船底，主要是利用了钢板的硬度大的特性；故应选②；
【考点精析】通过灵活运用物质的物理特征和压强的大小及其计算，掌握物质存在的三种状态：固态、气态、液态；压强的计算公式及单位：公式：p =F/s ,p表示压强，F表示压力，S表示受力面积压力的单位是 N，面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡，记作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡单位很小，一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa）即可以解答此题．