Question

如圖是我市環城河航道，他將大明湖、黑虎泉、泉城廣場、趵突泉、五龍潭等景點通過一條水帶連接在一起，成為“一城一湖一環”中亮麗的一環．航道全長6900m，其中大明湖內東西航道長1800m，航道采用了畫舫船用于水上觀光，畫舫船的質量是1500kg，最大承載人數為20人．
（1）畫舫船滿載乘客時，若每位乘客的平均質量為60kg，船所受浮力多大？
（2）若畫舫船走完大明湖內東西航道用時10min，則畫舫船行駛的平均速度多大？
（3）若畫舫船在大明湖勻速行駛時的牽引力是2000N，則勻速走完大明湖東西航道時，牽引力做了多少功？
（4）環城河南段水面的海拔為26.45米，大明湖水面只有23.9米，落差超過了2.5米，為了在環城河南段蓄水通航，在五龍潭北、老東門橋附近分別設置了攔河壩，請說出設計人員是如何解決攔河壩的通航問題的？其物理原理是什么？

Answer 1

解：（1）船與乘客的總質量m=1500kg+60kg×20=2700kg，
船及乘客的重力G=mg=2700kg×9.8N/kg=26460N，
船在豎直方向上受向下的重力，向上的浮力，處于平衡狀態，
由平衡條件得，船受到的浮力F_浮=G=26460N；
（2）船的運動時間t=10min=600s，
畫舫船的速度v===3m/s；
（3）牽引力做的功W=Fs=2000N×1800m=3.6×10⁶J；
（4）在攔河壩處修建了船閘，利用了連通器原理．
答：（1）船所受的浮力是26460N．
（2）畫舫船的平均速度是3m/s．
（3）牽引力做的功是3.6×10⁶J．
（4）在攔河壩處修建了船閘，利用了連通器原理．
分析：（1）船與乘客的總重力等于船所受到的浮力，先求出船的重力，然后求出浮力．
（2）已知路程與運動時間，由速度公式可以求出畫舫的平均速度．
（3）已知力與路程，由功的公式可以求出牽引力做的功．
（4）建攔河壩，實現通航，利用了連通器原理．
點評：本題考查了求畫舫船的浮力、速度、牽引力的功等問題，是常考問題，熟練應用速度公式、功的公式等即可正確解題．