Question

12．如圖所示是“美洲豹”水陸兩用車，其質量為1338kg，長4.6m，可乘坐4人，它既能在陸地上行駛，陸上最高時速可達130km/h，也能在海上航行，水上時速最高可達72km/h．由車變船只需15s，實驗團隊4人乘坐該車進行實驗，若人的質量平均為70kg．（g=10N/kg）問：
（1）實驗團隊駕駛“美洲豹”在水上以最大速度航行時，駕駛員相對于車是靜止的，“美洲豹”在15min內通過的距離是多少？
（2）實驗團隊4人乘坐該車在水上以最高速度勻速行駛時，發動機的輸出功率為150kW，車受到的平均阻力為多少？
（3）實驗團隊4人乘坐該車在水面停下來漂浮時，車受到的浮力為多少？

Answer 1

分析 （1）判斷一個物體是運動的還是靜止的，要看這個物體與所選參照物之間是否有位置變化，若位置有變化，則物體相對于參照物是運動的；若位置沒有變化，則物體相對于參照物是靜止的；已知陸上最大速度和行駛時間，利用速度公式變形求解通過的路程；
（2）根據P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv計算車受到的平均阻力；
（3）利用G=mg求出“美洲豹”和人的總重力，“美洲豹”在水面停下來漂浮時，浮力等于重力．

解答 解：（1）實驗團隊駕駛“美洲豹”在水上以最大速度航行時，以車為參照物，駕駛員相對于車的位置沒有發生改變，故駕駛員相當于車是靜止的；
由v=$\frac{s}{t}$得，路程：
s=vt=72km/h×$\frac{15}{60}$h=18km；
（2）v=72km/h=20m/s，根據P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得，
車受到的牽引力為F=$\frac{P}{V}$=$\frac{150000W}{20m/s}$=7500N；
因為車勻速行駛，受到牽引力和阻力是一對平衡力，大小相等即f=F=7500N；
（3）因為該車在水面停下來漂浮時，浮力和重力是一對平衡力，大小相等，
故車受到的浮力：F_浮=G_總=mg=（4×70kg+1338kg）×10N/kg=16180N．
答：（1）車；“美洲豹”在15min內通過的距離是18km；
（2）實驗團隊4人乘坐該車在水上以最高速度勻速行駛時，發動機的輸出功率為150kW，車受到的平均阻力為7500N
（3）實驗團隊4人乘坐該車在水面停下來漂浮時，車受到的浮力為16180N．

點評 此題考查參照物、速度公式及其應用、功率的大小及其計算、浮力的計算，是一道綜合性較強的題目．