Question

4．據(jù)報道，在2014年9月份，我國海軍多艘戰(zhàn)艦在南海某海域成功舉行實戰(zhàn)演習(xí)，最先進(jìn)的“昆明好052D驅(qū)逐艦”也赫然在列，有效地提高了海軍作戰(zhàn)能力，若“昆明號”戰(zhàn)艦滿載時排水量為7000t，試求：（ρ_海水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）
（1）在演習(xí)時，艦隊通常不是“并排”前行，為什么？
（2）該艦滿載時所受到的水的浮力是多少？
（3）若艦底某處距離海面的深度為9m處有一個面積為200cm²的發(fā)射孔，則該孔受到海水的壓力是多大？
（4）船在某處航行時，以18km/h的速度勻速航行，若巡航時海水阻力為1.0×10⁶N，則這一過程中船的推進(jìn)力的功率為多少？．

Answer 1

分析 （1）流體流速越大，流體產(chǎn)生的壓強(qiáng)越小；流體流速越小，壓強(qiáng)越大；
（2）利用漂浮條件確定浮力與總重力的關(guān)系；利用阿基米德原理計算浮力大�。�
（3）根據(jù)壓強(qiáng)計算公式p=ρgh計算海水產(chǎn)生的壓強(qiáng)；根據(jù)F=pS計算海水的壓力；
（4）根據(jù)二力平衡計算拉力的大小，根據(jù)功率公式P=Fv計算船的推進(jìn)力的功率．

解答 解：（1）根據(jù)在流體中，流速越大的位置壓強(qiáng)越小可知，并排前行時，兩艦艇間流速快壓強(qiáng)小，外側(cè)壓強(qiáng)大，兩艦艇可能發(fā)生碰撞事故，采用“一”字形編隊能有效防止這種情況發(fā)生；
（2）根據(jù)阿基米德原理可知：F_浮=G_排=m_排g=7×10⁶kg×10N/kg=7×10⁷N．
（3）海水的壓強(qiáng)：p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×9m=9×10⁴Pa；
海水產(chǎn)生的壓力F=pS=9×10⁴Pa×200×10^-4m=1800N，
（4）艦艇勻速直線運動，所以水平方向受力平衡，因此：F=f=1.0×10⁶N，
由P=$\frac{W}{t}$，W=Fs，v=$\frac{s}{t}$得，
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=1.0×10⁶N×18×$\frac{1}{3.6}$m/s=5×10⁶W．
答：（1）并排前行時，兩艦艇間流速快壓強(qiáng)小，外側(cè)壓強(qiáng)大，兩艦艇可能發(fā)生碰撞事故，采用“一”字形編隊能有效防止這種情況發(fā)生；
（2）滿載時，艦艇受到的浮力為7×10⁷N；
（3）艦艇發(fā)射孔受到海水的壓力是1800N；
（4）艦艇推進(jìn)力做功的功率為5×10⁶W．

點評 本題考查阿基米德原理、壓強(qiáng)、壓力和功率的計算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運用，涉及知識點較多，要細(xì)心解答，避免出錯．