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18.2014年1月3日我国南极考察队“雪龙”号科考船在南极南纬66度39分、东经144度25分受困,引起国人关注,也引起同学们对“雪龙”号的好奇.查阅资料如下:“雪龙”号满载时排水量为21025吨,最大航速17.9节,主机正常工作提供的功率13200千瓦,能以1.5节航速连续冲破1.2米厚的冰层前行(1节=1.852千米/小时).回答下列问题:
(1)根据以上信息,计算“雪龙”号在满载时排开水的体积有多大?(海水的密度1.03×103千克/米3)
(2)若“雪龙”号在以2节航速连续破冰10.29米,则“雪龙”号至少做功多少焦耳?

分析 (1)轮船航行时,受到的浮力等于排开的水重,根据F浮=ρ液gV排计算出排开水的体积;
(2)已知速度和路程,根据速度公式v=$\frac{s}{t}$计算出运动时间;根据功率公式P=$\frac{W}{t}$计算出所做的功.

解答 解:(1)雪龙号科考船在航行中受到的浮力:
F浮=G=mg=21025×103kg×9.8N/kg=2.06045×108N;
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排得,排开水的体积:
V排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.06045×1{0}^{8}N}{1.03×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$≈2×107m3;
(2)“雪龙”号科考船的速度:v=2×1.852km/h=3.704km/h,
由v=$\frac{s}{t}$得,破冰时间t=$\frac{s}{v}$=$\frac{10.29m}{3.704×\frac{1}{3.6}m/s}$≈10s,
由P=$\frac{W}{t}$得,“雪龙”号做功:
W=Pt=13200×103W×10s=1.32×108J.
(1)计算“雪龙”号在满载时排开水的体积为2×107m3;
(2)“雪龙”号至少做功1.32×108J.

点评 此题考查浮力的计算、阿基米德原理公式的应用、速度公式变形及其应用、功的计算等,本题综合性很强.

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