Question

【题目】2015年，我国建造的世界首座半潜式圆筒型海洋生活平台“希望7号”出海试航，“希望7号”独特的圆筒型设计理念具有技术先进、安全稳定和作业可靠等优势。试航期间将进行推进器安装作业，航速、倾斜试验和全球定位系统等相关试验。在试航中，若“希望7号”平台的排水量（排开水的质量）为2．5×104t，以5m/s的速度匀速直线航行5km，航行中所受阻力为4×106N。取g=10N/kg，燃油的热值q燃油=4×107J/kg。问：

（1）“希望7号”平台进行全球定位系统试验中，与卫星之间是通过波联系的。
（2）平台受到的浮力是多大？
（3）一名工作人员体重为700N，自由站立在平台地面上，若他的双脚与地面的接触面积为0．04m2 ， 他对地面的压强是多大？
（4）平台所受牵引力的功率是多大？若平台燃油机动力系统效率为40%，则该段试航过程至少需要燃烧的燃油质量是多少？

Answer 1

【答案】
（1）电磁波
（2）解：平台的排水量为m排 =2．5×104 t=2．5×107 kg，根据阿基米德原理可知，

平台受到的浮力F浮=G排=m排g=2．5×107 kg×10N/kg=2．5×108 N；

（3）解：工作人员体重即对地面的压力，所以工作人员对地面的压强：p=F/S=700N/0．04m2=1．75×104 Pa；
（4）解：平台漂浮时，G=F浮 =2．5×108 N，平台所受的阻力f=nG=0．016×2．5×108 N=4×106 N，

因为平台匀速直线航行，根据二力平衡条件，平台所受的牵引力F牵 =f=4×106 N，

平台航行的路程s=5km=5×103 m，牵引力做的功W=Fs=4×106 N×5×103 m=2×1010 J，

由v=s/t得：t=s/v=5×103m/5m/s=1×103 s，

则平台所受牵引力的功率：P=W/t=2×1010J/1×103s=2×107 W，

由η=W/Q放得，燃油燃烧放出的热量Q放 =W/n=2×1010J/0．4=5×1010 J

由Q放 =mq得燃油质量：m=Q放/q燃油=5×1010J/4×107J/kg=1．25×103 kg。

【解析】（1）卫星系统是通过电磁波来传递信息的；（2）根据F浮=G排=m排g来计算浮力的大小；（3）根据p==计算对地面的压强；（4）根据公式P=、W=Fs得出功率的大小，也可根据P=Fv进行计算；燃油完全燃烧放出的热为总能量，克服阻力做的功为有效利用的能量，根据W=Fs、Q=mq、W=ηQ便可得出燃油的质量.
【考点精析】关于本题考查的压强的大小及其计算和浮力大小的计算，需要了解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）；浮力的公式为：F浮= G排 =ρ液gv排才能得出正确答案．