题目内容

1.如图所示,是中国MBT2000型主战坦克,是中国北方工业公司(NORINCO)研制、生产的面向21世纪的新一代主战坦克.该坦克具有潜渡能力,战车全重约50吨,体积约为40米3,高约2.5米.若每条履带与地面的接触面积2m2,请解答下列问题:(g=10N/Kg) 
(1)该坦克在水平路面上行驶时,对地面的压强为多大?
(2)坦克在深为4m的河流中潜渡时,在坦克顶部面积为0.8m2的舱门受到水的压力为多大?
(3)坦克在深为4m的河流中潜渡时,坦克的每条履带对水平河床的平均压力为多大?

分析 (1)知道坦克的质量,利用重力公式求坦克重,在水平地面上行驶,对地面的压力等于坦克重,再求出受力面积,利用压强公式求坦克对地面的压强;
(2)已知坦克的高度和河底的深度,可以得出坦克顶部所处的深度,利用液体压强公式p=ρgh得到坦克顶部受到水的压强;又知道受力面积,利用F=ps求出舱门受到水的压力;
(3)利用阿基米德原理求出坦克在河流中潜渡时受到的浮力,坦克对水平河床的压力等于坦克重减去受到的浮力,进而求出坦克的每条履带对水平河床的平均压力.

解答 解:(1)因为在水平路面上,
所以坦克对地面的压力:
F=G=mg=50×103kg×10N/kg=5×105N,
S=2×2m2=4m2,
坦克对地面的压强:
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{5×1{0}^{5}N}{4{m}^{2}}$=1.25×105Pa;
(2)坦克顶部所处的深度:h=4m-2.5m=1.5m,
坦克顶部受到水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5m=1.5×104Pa,
由p=$\frac{F}{S}$得,舱门受到水的压力:
F=pS=1.5×104Pa×0.8m2=1.2×104N.
(3)坦克受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×40m3=4×105N,
坦克对河床底部的压力:
F压=G-F浮=5×105N-4×105N=1×105N.
坦克的每条履带对水平河床的平均压力:
F′=$\frac{1}{2}$F=$\frac{1}{2}$×1×105N=5×104N.
答:(1)该坦克在水平路面上行驶时,对地面的压强为1.25×105Pa;
(2)坦克在深为4m的河流中潜渡时,在坦克顶部面积为0.8m2的舱门受到水的压力为1.2×104N;
(3)坦克在深为4m的河流中潜渡时,坦克的每条履带对水平河床的平均压力为5×104N.

点评 本题考查了学生对重力公式、液体压强公式、压强定义式的掌握和运用,还涉及到同一直线上力的合成,知识点多、综合性强,要求灵活运用所学公式.

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