Question

航空母艦作為海洋遠程作戰的現代大型艦船，備受各國海軍青睞．我國有能力建造現代航母，我國準備設計建造一艘航母，請你解答下列問題：
（1）一艘排水量為8×10⁴噸的航母在海面上航行受到的浮力是多少？航母上50架20噸艦載飛機全部起飛后，航母會上浮一些，它排開海水的體積會減少多少？
（2）航母的總功率相當5萬輛功率為60kW的小汽車的功率之和，若航母以45km/h的速度勻速航行，航母受到水的平均阻力是多大？
（3）一艘核動力航母在海上航行25年不用加油，請問它會利用什么作燃料？它的核心裝置是什么？使用這種燃料有何優點？

Answer 1

【答案】分析：（1）輪船在海面上航行時一直處于漂浮狀態，受到的浮力等于排開的海水的重力；航母上的飛機起飛后，航母的總重力變小，受到的浮力會減小．
（2）已知航母的總功率和航速，根據P=Fv求出此時航母受到的推力，勻速航行時處于平衡狀態，受到的力為平衡力，利用二力平衡條件求出此時受到的水的阻力．
（3）核動力航空母艦，簡稱核航母，是以核反應堆為動力裝置的航空母艦；目前世界上只有美國海軍發展核動力航空母艦，除美國外，只有法國擁有一艘核動力航空母艦．
解答：解：（1）①排水量為8×10⁴噸的航母在海面上航行受到的浮力等于排開的海水的重力，即F_浮=G_排=m_排g=8×10⁴×10³kg×9.8N/kg=7.84×10⁸N；
②航母上50架20噸艦載飛機全部起飛后，航母會上浮一些，受到的浮力減小，減小的浮力等于航母上飛機的總重力即F_浮=△G=m_飛機g=20×10³kg×50×9.8N/kg=9.8×10⁶N
根據F_浮=ρ_海水gV_排可知：航母排開海水的體積會減少V_排===970.87m³
（2）航母的速度：v=54km=15m/s，
此時航母受到的推力：
F===2×10⁸N，
∵航母勻速航行，受到的阻力和推力是一對平衡力，
∴此時受到的水的阻力為2×10⁸N．
（3）核動力航母以鈾作燃料，它的核心裝置是核反應堆，使用核能的優點是消耗少、污染小、長遠成本低．
答：（1）航母在海面上航行受到的浮力是7.84×10⁸N，航母上50架20噸艦載飛機全部起飛后，航母會上浮一些，它排開海水的體積會減少970.87m³．
（2）若航母以45Km/h的速度勻速航行，航母受到水的平均阻力是2×10⁸N．
（3）核動力航母以鈾作燃料，它的核心裝置是核反應堆，使用核能的優點是消耗少、污染小、長遠成本低．
點評：（1）本題考查了學生對阿基米德原理F_浮=G_排=ρ_液V_排g、做功公式和二力平衡條件的掌握和運用，關鍵是對排水量的理解（滿載時排開水的質量）．
（2）新能源中最矚目的是核能，因為它消耗少、污染小、長遠成本低等等，重核裂變和輕核聚變是獲得核能的主要途徑．