江蘇省金湖縣銀集中心初中(211644) 張日懷

江蘇省金湖縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)(211600) 華慶富

1 關(guān)注亞洲最大的鉸吸挖泥船“天鯤號(hào)”的行蹤

(1)“天鯤號(hào)”滿載時(shí)船底受到海水的壓強(qiáng)多大？相當(dāng)于多少個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓？(g=10 N/kg，ρ海水=1.02×103kg/m3)

(2)“天鯤號(hào)”滿載時(shí)受到的浮力多大？此時(shí)它浸入水中的體積多大？

(3)當(dāng)“天鯤號(hào)”消耗了200 t的油料后，它排開海水的體積減小了多少？

(4)已知印度洋的海水密度小于太平洋的海水密度，當(dāng)“天鯤號(hào)”滿載時(shí)從太平洋到印度洋時(shí)(不考慮燃油、食物、淡水等物質(zhì)的消耗，船體浸水部分當(dāng)作長(zhǎng)方體)。①船身會(huì)________(選填：上浮一些，下沉一些、保持不變)；②其排水量將________(選填：變大、變小、不變)；③船底受到海水的壓強(qiáng)將________(選填：變大、變小、不變)。

(5)“天鯤號(hào)”工作1 h共耗電多少千瓦時(shí)？如果燃燒煤炭發(fā)電，發(fā)電的效率是80%，則要燃燒多少噸煤炭？(q煤炭=3×107J/kg)

解析：(1)船底受到海水的壓強(qiáng)：p=ρ海水gh=1.02×103kg/m3×10 N/kg×6.5 m=6.63×104Pa。

n=6.63×104÷(1.0×105)=0.663

(2)“天鯤號(hào)”滿載時(shí)屬于漂浮狀態(tài)，F(xiàn)浮=G=mg=17 000×103kg×10 N/kg=1.7×108N；浸入水中的體積是此時(shí)“天鯤號(hào)”的排水體積，V排=F浮/(ρ海水g)=1.7×108N÷(1.02×103kg/m3×10 N/kg)=1.67×104m3。

為了便于開展地名研究，NSA參加了阿拉伯國(guó)家聯(lián)盟下屬的阿拉伯地名分部舉辦的歷屆地名會(huì)議，成為聯(lián)合國(guó)在地名方面的專家之一，同時(shí)也使得NSA有更多的機(jī)會(huì)獲取聯(lián)合國(guó)在地名方面的專業(yè)技術(shù)。

(3)消耗掉一定的油料后，減小的浮力等于消耗掉的油料的重力，結(jié)合阿基米德原理可得ΔF浮=G油料=ρ海水gΔV排，所以排開海水體積減小量：ΔV排=G油料/(ρ海水g)=m油料g/(ρ海水g)=m油料/ρ海水=200×103kg÷(1.02×103kg/m3)=196.1 m3。

(4)①已知印度洋的海水密度小于太平洋的海水密度，液體密度變小，排開液體的體積變大，故船身會(huì)下沉一些。

②由于“天鯤號(hào)”艦滿載時(shí)是漂浮，浮力等于重力，其排水量不變。

(5)W=Pt=25 843 kW×1 h=25 843 kW·h=9.303 48×1010J

Q=W/η=9.303 48×1010J÷80%=1.162 935×1011J

m=W/q=1.162 935×1011J/3×107J/kg=3 876.45 kg=3.876 45 t

答案：(1)6.63×104Pa；0.663；(2)1.7×108N；1.67×104m3；(3)196.1 m3；(4)①下沉一些；②不變；③不變；(5)3.876 45 t。

2 “深海巨獸”——“深海挖溝犁”的工作軌跡

全球最大的“深海巨獸”是什么樣子，中國(guó)中車株洲研究所有限公司于2017年3月10日宣布，旗下時(shí)代艾森迪智能裝備有限公司(SMD)將在英國(guó)生產(chǎn)基地開工建造世界最大噸位的“深海挖溝犁”。這款“深海挖溝犁”長(zhǎng)23.5 m寬15.5 m高9.1 m，這一重達(dá)178 t的“深海巨獸”,在海底每小時(shí)最快可鋪設(shè)1 000 m長(zhǎng)的油氣管道，促進(jìn)深海油氣資源的開發(fā)。

(1)該“深海挖溝犁”下潛時(shí)，除了要啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，還需在外部搭載4塊壓載鐵塊，每塊壓載鐵塊的質(zhì)量為3.16×105kg，下潛時(shí)整個(gè)潛水器受到的浮力有多大？如果此時(shí)失去動(dòng)力，該“深海挖溝犁”將做什么運(yùn)動(dòng)？(ρ鐵=7.9×103kg/m3)

(2)該“深海挖溝犁”鋪設(shè)管道的速度是多少？

下潛時(shí)整個(gè)“深海挖溝犁”的體積，即排開液體的體積：V排=V+V鐵=3 314.675 m3+160 m3=3 474.675 m3。

由阿基米德原理可得“深海挖溝犁”受到的浮力：

F浮=ρ液gV排=1×103kg/m3×10 N/kg×3 474.675 m3=3.474 675×107N

4塊壓載鐵塊的質(zhì)量為：m1=ρ鐵V鐵=7.9×103kg/m3×160 m3=1.248×106kg；“深海挖溝犁”的質(zhì)量：m2=178 t=1.78×105kg；“深海挖溝犁”的總重力G=G深海挖溝犁+G鐵塊=(m1+m2)g=(1.248×106kg+1.78×105kg)×10 N/kg=1.426×107N；因?yàn)椤吧詈Ｍ跍侠纭钡目傊亓

(2)鋪設(shè)管道速度：v=s/t=1 km/h=0.278 m/s。