2015年.南通建造的世界首座海洋生活平台“希望7号出海试航．若试航中平台的排水量为2.5×104t.以5m/s的速度匀速直线航行5km.所受阻力是平台重的0.016倍．取g=10N/kg.q燃油=4×107J/kg．求:(1)平台受到的浮力, (2)平台所受牵引力的功率,(3)若平台燃油机动力系统效率为40%.该试航过程至少需要燃烧� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

17．2015年，南通建造的世界首座海洋生活平台“希望7号”出海试航．若试航中平台的排水量为2.5×10⁴t，以5m/s的速度匀速直线航行5km，所受阻力是平台重的0.016倍．取g=10N/kg，q_燃油=4×10⁷J/kg．求：
（1）平台受到的浮力；
（2）平台所受牵引力的功率；
（3）若平台燃油机动力系统效率为40%，该试航过程至少需要燃烧的燃油质量．

分析（1）根据阿基米德原理F_浮=G_排即可求出浮力；
（2）根据二力平衡求出牵引力的大小，利用W=Fs求出牵引力做的功，由t=$\frac{s}{v}$求出航行时间，利用P=$\frac{W}{t}$求出功率；
（3）根据Q_放=$\frac{W}{η}$求出燃油放出的热量，再利用m=$\frac{{Q}_{放}}{{q}_{燃油}}$即可求出燃油质量．

解答解：（1）平台的排水量为m_排=2.5×10⁴t=2.5×10⁷kg，
根据阿基米德原理可知，
平台受到的浮力F_浮=G_排=m_排g=2.5×10⁷kg×10N/kg=2.5×10⁸N．
（2）平台漂浮时，G=F_浮=2.5×10⁸N，
平台所受的阻力f=nG=0.016×2.5×10⁸N=4×10⁶N，
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=4×10⁶N，
平台航行的路程s=5km=5×10³m，
牵引力做的功W=Fs=4×10⁶N×5×10³m=2×10¹⁰J，
由v=$\frac{s}{t}$得，t=$\frac{s}{v}$=$\frac{5×1{0}^{3}m}{5m/s}$=1×10³s，
则平台所受牵引力的功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{2×1{0}^{10}J}{1×1{0}^{3}s}$=2×10⁷W．
（3）由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$得，
燃油燃烧放出的热量Q_放=$\frac{W}{η}$=$\frac{2×1{0}^{10}J}{0.4}$=5×10¹⁰J
由Q_放=mq得，
燃油质量m=$\frac{{Q}_{放}}{{q}_{燃油}}$=$\frac{5×1{0}^{10}J}{4×1{0}^{7}J/kg}$=1.25×10³kg．
答：（1）平台受到的浮力2.5×10⁸N；
（2）平台所受牵引力的功率2×10⁷W；
（3）若平台燃油机动力系统效率为40%，该试航过程至少需要燃烧的燃油质量为1.25×10³kg．

点评本题考查了浮力、功率及效率的计算相关的物理知识，综合性很强，计算量比较大，具有一定的难度，明确排水量的含义（排开水的质量）是本题的关键．

练习册系列答案

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7．

如图所示，在光滑的水平面上，一轻弹簧（不考虑其质量）左端固定在竖立墙面上，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置．开始时把小球压缩弹簧到位置A，释放小球，小球在位置A、B间来回运动．对于小球在水平方向上的受力和运动情况，有（　　）

	A．	小球运动到O点时将停止运动并保持静止
	B．	小球从位置A运动到位置B的过程中，所受弹力的方向保持不变
	C．	小球从O点运动到位置B的过程中所受弹力方向向右、速度不断减小
	D．	小球从位置A运动到O点的过程中所受弹力方向向右、速度不断增大

8．小明家用燃气灶烧水时，把质量为2kg，初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了0.02m³ 的天然气（假设天然气完全燃烧），已知水的比热容为c_水=4.2×10³J/（kg•℃），天然气的热值为q=8.4×10⁷J/m³．求：
（1）水吸收的热量；
（2）燃气灶烧水时的效率是多少？

5．

俯卧撑是一项常见的体育健身活动，如图所示是小明同学做俯卧撑时的示意图，小明重800N，1min内做俯卧撑30个，每做一次肩膀升高50cm，小明的身体可视为杠杆，O为支点，求：
（1）地面对手的支持力；
（2）1min小明所做的功．

12．“阳光动力2号”太阳能飞机4月飞抵南京，向世人展示了创新和环保理念．飞机飞行时利用电磁波与地面取得联系；太阳能属于可再生（选填“可再生”或“不可再生”）能源；飞行时螺旋桨将空气推向后方，同时获得向前的推力，说明力的作用是相互的．

2．春天，走在农业生态园的树荫道上，阵阵花香扑鼻，这是由于（　　）

	A．	分子的无规则运动		B．	分子间有空隙
	C．	分子间的吸引力		D．	分子间的斥力

9．

如图所示，在一水平地面上，木箱重500N，用F=150N的力拉动木箱做匀速直线运动（不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦），木箱受到的摩擦力为300N，方向向右．

8．

在“探究滑轮组的机械效率”时，小明利用两组滑轮组进行了5次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测定前4组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮得第5组数据，测得数据如表：

实验次数	动滑轮重G_动/N	物重 G/N	钩码上升高度h/m	动力 F/N	动力作用点移动距离s/m	滑轮组的机械效率η/%
1	0.5	1	0.1	0.7	0.3	47.6
2	0.5	1	0.2	0.7	0.6	47.6
3	0.5	2	0.1	1.1	0.3	60.6
4	0.5	4	0.1	2	0.3	①
5	1	4	0.1	②	0.5

（1）请根据前四组数据，在图甲中画出实验中滑轮组的绕绳方法．
（2）表格中编号①处数据应为66.7%；根据图乙中弹簧测力计可知编号②数据应为1.6N．
（3）由表中第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械效率与摩擦和被提升的物重有关．
（4）有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高”．你是用小明收集的数据中4、5两组数据对比分析来判断这句话是错误的．

9．起重机将建筑材料由地面提升到楼顶，第一次用竖直拉力F₁将材料甲以速度v₁匀速提升到楼顶；第二次用竖直拉力F₂将材料乙以速度v₂匀速提升到楼顶．已知F₁＞F₂，v₁＜v₂．对于上述两个过程，不计摩擦，下列说法中正确的是（　　）

	A．	材料甲的质量一定大于材料乙的质量
	B．	拉力F₁做的功一定大于拉力F₂做的功
	C．	拉力F₁做功的功率一定小于拉力F₂做功的功率
	D．	材料甲受到的合力一定小于材料乙受到的合力

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