Question

【題目】人們常用“冰山一角”來(lái)形容事物顯露出來(lái)的僅僅是其很小的一部分，更多的還隱藏在表面現(xiàn)象之下．事實(shí)上，冰山浮在海水中的確只露“一角”．在南極考察中常使用的海洋破冰船，針對(duì)不同的冰層有不同的破冰方法．其中一種破冰方法是：接觸冰面前，船全速航行，船體大部分沖上冰面，就可以把冰壓碎．假如某破冰船自身質(zhì)量為1500t，在海面上勻速航行時(shí)受到的阻力是自身重力的0.02倍．航行時(shí)速度約為10m/s，（海水的密度取1.0×103kg/m3，冰的密度ρ冰=0.9×103㎏/m3）

（1）破冰船在海面上勻速航行時(shí)受到的重力為 N，此時(shí)的功率為 W．

（2）在一次破冰行動(dòng)中，當(dāng)船沖到冰面上時(shí)，船的排水體積變?yōu)樵瓉?lái)的三分之一．

①船此時(shí)受到的浮力為 N；

②若船與冰層接觸面積為5m2，求此時(shí)破冰船對(duì)冰層的壓強(qiáng)．

（3）針對(duì)文中信息及破冰船的工作特點(diǎn)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 ．

A．若有一座冰山其露出海面的體積是2000m3，那么這座冰山的總體積為2×104m3

B．破冰船的船體前端應(yīng)采用硬度大、抗磨損的材料制造

C．破冰船從海水密度大的海域到密度小的海域中時(shí)，所受的浮力將變小

D．破冰船向前沖時(shí)若所有的外力同時(shí)消失，隨后將作勻速直線運(yùn)動(dòng)．

Answer 1

【答案】（1）1.5×107N；3×106W；

（2）①5×106N；②2×106Pa；

（3）C

【解析】

試題分析：（1）利用G=mg計(jì)算破冰船的重力；利用阻力是自身重力的關(guān)系求出阻力，然后利用二力平衡得出牽引力，再利用P===Fv計(jì)算功率大��；

（2）①根據(jù)物體漂浮條件可求破冰船受到的浮力，進(jìn)而可求當(dāng)船沖到冰面上時(shí)，船的排水體積變?yōu)樵瓉?lái)的三分之一時(shí)受到的浮力；

②當(dāng)船沖到冰面上，它對(duì)冰的壓力是船的自身重力減去此時(shí)受到的浮力；已知壓力和受力面積，利用公式p=得到破冰船對(duì)冰面的壓強(qiáng)．

（3）①由題意可知冰山處于漂浮狀態(tài)，根據(jù)漂浮的條件可知冰山在海水中受到的浮力等于冰山的重力，利用阿基米德原理和密度公式、重力公式得出等式即可求出海面下的部分體積也就是冰山排開(kāi)海水的體積，然后求出冰山的總體積．

②根據(jù)破冰船的功能分析解答；

③破冰船在海水中都為漂浮狀態(tài)，由物體的浮沉條件可知受到的浮力與輪船受到的重力的關(guān)系；

④牛頓第一定律是描述物體在不受外力作用時(shí)，由于具有慣性而表現(xiàn)出來(lái)的一種運(yùn)動(dòng)規(guī)律．實(shí)際上不受任何外力的物體是沒(méi)有的，但不能否定其正確性，因?yàn)槲覀兛偪梢哉业皆谀骋粋�(gè)方向上不受力或某一個(gè)方向上受力為零的情況，這種情況就是牛頓第一定律所說(shuō)的“沒(méi)有受到力的作用”．

解：（1）破冰船的重力：G=mg=1.5×106kg×10N/kg=1.5×107N；

破冰船受到的阻力：f=0.02G=0.02×1.5×107N=3×105N，

破冰船在海面上勻速航行，則牽引力F=f=3×105N，

此時(shí)的功率：P===Fv=3×105N×10m/s=3×106W；

（2）①破冰船在水面上漂浮，則所受浮力：F浮=G=1.5×107N，

當(dāng)船沖到冰面上時(shí)，船的排水體積變?yōu)樵瓉?lái)的三分之一時(shí)受到的浮力：=F浮=×1.5×107N=5×106N；

②船對(duì)冰層的壓力為：F=G﹣=1.5×107N﹣5×106N=1×107N，

破冰船對(duì)冰面的壓強(qiáng)：p===2×106Pa；

（3）A、設(shè)冰山浸入海水中的體積為V排，露出海面的體積為V露，則冰山的體積V=V排+V露，

由于冰山處于漂浮狀態(tài)，則F浮=G，

根據(jù)F浮=ρ液gV排、G=mg和ρ=可得：ρ海水gV排=ρ冰g（V排+V露），

則V排===18000m3，

所以V冰山=V排+V露=18000m3+2000m3=20000m3．故A正確；

B、破冰船的船體前端的主要功能就是破冰，因此應(yīng)采用硬度大、抗磨損的材料制造．故B正確；

C、因破冰船不管是在海水密度大的海域，還是密度小的海域中，都為漂浮狀態(tài)，浮力始終等于重力，而船的重力不變，所以受到的浮力保持不變；故C錯(cuò)誤；

D、根據(jù)牛頓第一定律可知，破冰船向前沖時(shí)若所有的外力同時(shí)消失，隨后將作勻速直線運(yùn)動(dòng)．故D正確．

故應(yīng)選C．

故答案為：

（1）1.5×107N；3×106W；

（2）①5×106N；②2×106Pa；

（3）C．