Question

12．如图所示是“美洲豹”水陆两用车，其质量为1338kg，长4.6m，可乘坐4人，它既能在陆地上行驶，陆上最高时速可达130km/h，也能在海上航行，水上时速最高可达72km/h．由车变船只需15s，实验团队4人乘坐该车进行实验，若人的质量平均为70kg．（g=10N/kg）问：
（1）实验团队驾驶“美洲豹”在水上以最大速度航行时，驾驶员相对于车是静止的，“美洲豹”在15min内通过的距离是多少？
（2）实验团队4人乘坐该车在水上以最高速度匀速行驶时，发动机的输出功率为150kW，车受到的平均阻力为多少？
（3）实验团队4人乘坐该车在水面停下来漂浮时，车受到的浮力为多少？

Answer 1

分析 （1）判断一个物体是运动的还是静止的，要看这个物体与所选参照物之间是否有位置变化，若位置有变化，则物体相对于参照物是运动的；若位置没有变化，则物体相对于参照物是静止的；已知陆上最大速度和行驶时间，利用速度公式变形求解通过的路程；
（2）根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv计算车受到的平均阻力；
（3）利用G=mg求出“美洲豹”和人的总重力，“美洲豹”在水面停下来漂浮时，浮力等于重力．

解答 解：（1）实验团队驾驶“美洲豹”在水上以最大速度航行时，以车为参照物，驾驶员相对于车的位置没有发生改变，故驾驶员相当于车是静止的；
由v=$\frac{s}{t}$得，路程：
s=vt=72km/h×$\frac{15}{60}$h=18km；
（2）v=72km/h=20m/s，根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得，
车受到的牵引力为F=$\frac{P}{V}$=$\frac{150000W}{20m/s}$=7500N；
因为车匀速行驶，受到牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等即f=F=7500N；
（3）因为该车在水面停下来漂浮时，浮力和重力是一对平衡力，大小相等，
故车受到的浮力：F_浮=G_总=mg=（4×70kg+1338kg）×10N/kg=16180N．
答：（1）车；“美洲豹”在15min内通过的距离是18km；
（2）实验团队4人乘坐该车在水上以最高速度匀速行驶时，发动机的输出功率为150kW，车受到的平均阻力为7500N
（3）实验团队4人乘坐该车在水面停下来漂浮时，车受到的浮力为16180N．

点评 此题考查参照物、速度公式及其应用、功率的大小及其计算、浮力的计算，是一道综合性较强的题目．