Question

2012年11月16日，我國第一艘配載直升機的漁政執法船310船開赴東海釣魚島等海洋執法，為我國漁民護漁護航，中國漁政310可以持續航行60晝夜，配備有兩架載人質量為3850千克的船載Z-9A型直升機．該船部分技術數據如圖12所示．（海水的密度為1.03×10³kg/m³，g取10N/kg）

中國漁政310技術數據
排水量	2580噸
全長	108米
全寬	14米
燃料	柴油
最高速度	18節
續航距離	6000海里

（1）請你利用所給的數據計算漁政310船滿載時排開海水的體積是多少立方米？若兩架船載Z-9A型直升機都飛離了該船執行任務后，該船所受到的浮力為多少牛？
（2）試分析直升機飛離船后，船底所受海水的壓強如何變化？并說明理由．
（3）試分析該船在航行過程中的主要能量轉化情況．

Answer 1

【答案】分析：（1）滿載時漁政310船根據排水量利用V=即可求出排開海水的體積，根據漂浮條件可知所受的浮力等于滿載時排開水的重力，然后用漁政310船總重力減去兩架船載Z-9A型直升機的重力，即可得知直升機飛離后該船所受到的浮力．
（2）已知浮力的變化可知船底深度的變化，根據公式p=ρgh可知受海水壓強的變化．
（3）知道船是利用熱機工作的，則需要消耗燃料獲得動力從而使船航行．
解答：解：（1）已知m_排=2580t=2.58×10⁶kg，
根據阿基米德原理F_浮=G_排，即ρ_海V_排g=m_排g，
∴V_排==≈2505m³；
因為船處于漂浮狀態，則F_浮=G_總=m_排g=2.58×10⁶kg×10N/kg=2.58×10⁷N；               
直升機飛離后，船受到的浮力為F_浮=G_總-G_機=2.58×10⁷N-3850 kg×10N/kg=2.57615×10⁷N．
（2）因為直升機飛離后，船受到的浮力減小，排開海水的體積減小，則船體上升，船底離水面的深度減小，由p=ρ_液gh得船底受到的壓強變小．                   
（3）船是利用熱機工作的，則利用燃料燃燒，產生熱量，傳遞給工作物質，然后對外做功，獲得機械能，所以能量轉化過程是：化學能→內能→機械能．  
答：（1）船滿載時排開海水的體積是2505m³；若兩架船載Z-9A型直升機都飛離了該船執行任務后，該船所受到的浮力為2.58×10⁷N；
（2）船底受到的壓強變小；因為直升機飛離后，船受到的浮力減小，排開海水的體積減小，則船體上升，船底離水面的深度減小，由p=ρ_液gh得船底受到的壓強變小．
（3）該船在航行過程中的主要能量轉化情況是：化學能→內能→機械能．
點評：（1）考查了浮力和液體壓強的計算，關鍵是知道排水量是指滿載時排開水的重力．
（2）考查熱機工作時能量轉化過程：化學能→內能→機械能．