题目内容

【题目】如图是可供游客在海上游玩时的一种旅游观光艇,此观光艇的质量为900kg,在海上航行最大速度为36km/h,最多可载的游客数量为20人,如果海水的密度取1.0×103kg/m3 , g=10N/kg,求
(1)观光艇以最大航速匀速行驶2小时的路程是多少米?海水平均阻力为1.0×106N,则这一过程中观光艇所做的功至少为多少?
(2)该观光艇在水面下70cm深处有一个小零件,求小零件受到的海水的压强是多少?
(3)假设每位乘客的平均质量为60kg,观光艇满载乘客时,此时浸入水中的体积多大?

【答案】
(1)解:由v= 可得,观光艇行驶的路程:s=vt=36km/h×2h=72km=7.2×104m,

因为观光艇匀速直线运动,所以水平方向受力平衡,则牵引力:F=f=1.0×106N,

牵引力所做的功:W=Fs=1.0×106N×7.2×104m=7.2×1010J.


(2)解:小零件受到的海水的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.7m=7×103Pa
(3)解:观光艇满载时的总重力:G=mg=(60kg×20+900kg)×10N/kg=2.1×104N;

观光艇满载时受到的浮力:F=G=2.1×104N;

由F=ρgV可得,满载时浸入的体积:

V= = =2.1m3


【解析】(1)已知路程与最大航速,由速度公式的变形公式s=vt可以求出2h的路程,根据匀速行驶可知牵引力的大小,然后利用W=Fs求牵引力所做的功.(2)利用p=ρgh求出小零件受到的海水的压强.(3)知道观光艇的质量,求出总质量,利用重力公式求人艇总重,再利用漂浮条件求观光艇满载乘客时,所受水的浮力,再利用F=ρgV求出浸入水中的体积.
【考点精析】关于本题考查的液体的压强的计算和阿基米德原理,需要了解液体内部压强的公式:p=ρgh ρ指密度,单位kg/m3,g=9.8N/kg, h指深度,单位:m,压强单位(Pa) 注意:h 指液体的深度,即某点到液面的距离;阿基米德原理:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力.这个规律叫做阿基米德原理,即 F= Ggv才能得出正确答案.

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