Question

（2013?呼和浩特）2012年9月25號“遼寧號”航空母艦正式交付使用，該航空母艦長304米，寬70.5米，最高航速32節(jié)，標準排水量5.7萬噸，滿載排水量6.75萬噸，安裝四臺蒸氣輪發(fā)動機驅(qū)動，總計20萬馬力．以20節(jié)航行，續(xù)航能力可達12000海里（1海里=1852米；1馬力=735瓦特；1節(jié)=1海里/小時）．求：
（1）滿載時航空母艦受到的重力；
（2）航母以20節(jié)速度航行，最長行駛時間；
（3）航母以最高速度航行時，動力多大；
（4）航母以20節(jié)速度和航母以30節(jié)速度航行，行駛相同距離消耗能量多的是

以30節(jié)航行

（選填“以20節(jié)航行”、“以30節(jié)航行”或“一樣多”）．

Answer 1

分析：（1）已知航母的滿載排水量，利用阿基米德原理可以得到航母滿載時受到的浮力；漂浮的物體受到的浮力等于物體的重力；
（2）已知航母續(xù)航路程和航速，利用公式t=

s

v

得到最長行駛時間；
（3）已知航母總功率和最大航速，利用公式F=

P

v

得到航行動力；
（4）航母行駛過程中消耗能量的多少決定于做功的多少．

解答：已知：m_排=67500t=6.75×10⁷kg  g=9.8N/kg  v₁=20節(jié)=20海里/h   s=12000海里   v₂=32節(jié)=32海里/h≈16.46m/s   P=2×10⁵馬力=1.47×10⁸W   
求：（1）G=？（2）t=？
解：
（1）滿載時航空母艦受到的重力為G=F_浮=m_排g=6.75×10⁷kg×9.8N/kg=6.615×10⁸N；
（2）∵v=

s

t

，
∴航母最長續(xù)航時間為t=

s

v1

=

12000海里

20海里/h

=600h；
（3）∵P=

W

t

=

Fs

t

=Fv，
∴航母的航行動力為F=

P

v2

=

1.47×108W

16.46m/s

≈8.9×10⁷N；
（4）航母勻速航行過程中，隨著速度的增大，受到的阻力增大，所以動力增大，航行的距離又相同，所以由公式W=Fs知，動力做的功增大，消耗的能量增大．
答：（1）滿載時航空母艦受到的重力為6.615×10⁸N；
（2）航母最長續(xù)航時間為600h；
（3）航母的航行動力為8.9×10⁷N；
（4）航母以20節(jié)速度和航母以30節(jié)速度航行，行駛相同距離消耗能量以30節(jié)航行．

點評：此題以舉世關(guān)注的“遼寧號”航母為素材設(shè)計題目，既考查了我們對力學(xué)重要的公式或規(guī)律的掌握情況，也增加了我們的民族自豪感，滲透了德育教育，是一道好題．