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11.“遼寧號(hào)”航空母艦是中國人民解放軍第一艘可以搭載固定翼飛機(jī)的航空母艦,如圖甲所示,可搭載40架左右各型艦載機(jī),成為中國第一艘現(xiàn)代航母,并于2012年11月首降成功.“遼寧艦”的主要性能參數(shù)如下:(本題g取10N/kg,海水的密度ρ海水取1×103kg/m3
主尺寸:艦長304m,水線281m,艦寬70.5m.
排水量(船舶排開的水的質(zhì)量):57000t(標(biāo)準(zhǔn)),67500t(滿載).
動(dòng)力:4臺(tái)蒸汽輪,4軸,200000馬力.
航速:29-32節(jié)
(1)當(dāng)“遼寧艦”平臺(tái)滿載時(shí),它受到的浮力為多少?
(2)殲-15是中國第一代艦載戰(zhàn)斗機(jī),如圖乙所示,當(dāng)殲-15戰(zhàn)斗機(jī)飛離“遼寧艦”平臺(tái)后,“遼寧艦”將上浮一些.滿載的“遼寧艦”上有20架殲-15戰(zhàn)斗機(jī),每架戰(zhàn)斗機(jī)的質(zhì)量為27t,當(dāng)殲-15戰(zhàn)斗機(jī)全部飛離“遼寧艦”后,“遼寧艦”排開海水的體積會(huì)改變多少?

分析 (1)根據(jù)阿基米德原理,船滿載時(shí)受到的浮力等于其排開水的重力.
(2)航母處于漂浮狀態(tài),浮力變化決定于重力的變化,然后根據(jù)FgV判斷航母排開體積的變化,可知航母上浮還是下沉;
求出飛機(jī)飛離航母前后浮力變化量,利用FgV計(jì)算排開海水的體積變化量.

解答 解:(1)由題意知:“遼寧艦”平臺(tái)滿載時(shí),處于漂浮狀態(tài),
則F=G=mg=67500×103kg×10N/kg=6.75×108N.
(2)飛機(jī)飛離航母前后,航母都處于漂浮狀態(tài),浮力始終等于重力,當(dāng)飛機(jī)飛離航母時(shí),航母總重減小,所以浮力相應(yīng)減�。�
根據(jù)FgV可知,海水密度不變,航母排開水的體積減小,故“遼寧艦”將上浮一些;
飛機(jī)飛離航母前后浮力變化量:
△F=G飛機(jī)=m飛機(jī)g=20×27×103kg×10N/kg=5.4×107N,
根據(jù)FgV可得排開海水的體積變化量:
△V=\frac{△{F}_{浮}}{{ρ}_{海水}g}=\frac{5.4×1{0}^{7}N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}=5.4×103m3
答:(1)當(dāng)“遼寧艦”平臺(tái)滿載時(shí),它受到的浮力為6.75×108N;
(2)上浮;當(dāng)殲-15戰(zhàn)斗機(jī)全部飛離“遼寧艦”后,“遼寧艦”排開海水的體積會(huì)改變5.4×103m3

點(diǎn)評(píng) 本題考查了浮力的大小計(jì)算、阿基米德原理,知道飛機(jī)飛離航母前后浮力變化量等于飛機(jī)的重力是解答此題的關(guān)鍵.

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