题目内容
【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?
【答案】(1)电磁波;(2)2.5×108 N;(3)1.75×104 Pa;(4)2×107 W;1.25×103 kg
【解析】
试题分析:(1)“希望7号”平台进行全球定位系统试验中,与卫星之间是通过电磁波波联系的;
(2)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)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)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。