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江苏省金湖县银集中心初中(211644) 张日怀

江苏省金湖县实验中学(211600) 华庆富

1 关注亚洲最大的铰吸挖泥船“天鲲号”的行踪

(1)“天鲲号”满载时船底受到海水的压强多大？相当于多少个标准大气压？(g=10 N/kg，ρ海水=1.02×103kg/m3)

(2)“天鲲号”满载时受到的浮力多大？此时它浸入水中的体积多大？

(3)当“天鲲号”消耗了200 t的油料后，它排开海水的体积减小了多少？

(4)已知印度洋的海水密度小于太平洋的海水密度，当“天鲲号”满载时从太平洋到印度洋时(不考虑燃油、食物、淡水等物质的消耗，船体浸水部分当作长方体)。①船身会________(选填：上浮一些，下沉一些、保持不变)；②其排水量将________(选填：变大、变小、不变)；③船底受到海水的压强将________(选填：变大、变小、不变)。

(5)“天鲲号”工作1 h共耗电多少千瓦时？如果燃烧煤炭发电，发电的效率是80%，则要燃烧多少吨煤炭？(q煤炭=3×107J/kg)

解析：(1)船底受到海水的压强：p=ρ海水gh=1.02×103kg/m3×10 N/kg×6.5 m=6.63×104Pa。

n=6.63×104÷(1.0×105)=0.663

(2)“天鲲号”满载时属于漂浮状态，F浮=G=mg=17 000×103kg×10 N/kg=1.7×108N；浸入水中的体积是此时“天鲲号”的排水体积，V排=F浮/(ρ海水g)=1.7×108N÷(1.02×103kg/m3×10 N/kg)=1.67×104m3。

为了便于开展地名研究，NSA参加了阿拉伯国家联盟下属的阿拉伯地名分部举办的历届地名会议，成为联合国在地名方面的专家之一，同时也使得NSA有更多的机会获取联合国在地名方面的专业技术。

(3)消耗掉一定的油料后，减小的浮力等于消耗掉的油料的重力，结合阿基米德原理可得ΔF浮=G油料=ρ海水gΔV排，所以排开海水体积减小量：ΔV排=G油料/(ρ海水g)=m油料g/(ρ海水g)=m油料/ρ海水=200×103kg÷(1.02×103kg/m3)=196.1 m3。

(4)①已知印度洋的海水密度小于太平洋的海水密度，液体密度变小，排开液体的体积变大，故船身会下沉一些。

②由于“天鲲号”舰满载时是漂浮，浮力等于重力，其排水量不变。

(5)W=Pt=25 843 kW×1 h=25 843 kW·h=9.303 48×1010J

Q=W/η=9.303 48×1010J÷80%=1.162 935×1011J

m=W/q=1.162 935×1011J/3×107J/kg=3 876.45 kg=3.876 45 t

答案：(1)6.63×104Pa；0.663；(2)1.7×108N；1.67×104m3；(3)196.1 m3；(4)①下沉一些；②不变；③不变；(5)3.876 45 t。

2 “深海巨兽”——“深海挖沟犁”的工作轨迹

全球最大的“深海巨兽”是什么样子，中国中车株洲研究所有限公司于2017年3月10日宣布，旗下时代艾森迪智能装备有限公司(SMD)将在英国生产基地开工建造世界最大吨位的“深海挖沟犁”。这款“深海挖沟犁”长23.5 m宽15.5 m高9.1 m，这一重达178 t的“深海巨兽”,在海底每小时最快可铺设1 000 m长的油气管道，促进深海油气资源的开发。

(1)该“深海挖沟犁”下潜时，除了要启动发动机，还需在外部搭载4块压载铁块，每块压载铁块的质量为3.16×105kg，下潜时整个潜水器受到的浮力有多大？如果此时失去动力，该“深海挖沟犁”将做什么运动？(ρ铁=7.9×103kg/m3)

(2)该“深海挖沟犁”铺设管道的速度是多少？

下潜时整个“深海挖沟犁”的体积，即排开液体的体积：V排=V+V铁=3 314.675 m3+160 m3=3 474.675 m3。

由阿基米德原理可得“深海挖沟犁”受到的浮力：

F浮=ρ液gV排=1×103kg/m3×10 N/kg×3 474.675 m3=3.474 675×107N

4块压载铁块的质量为：m1=ρ铁V铁=7.9×103kg/m3×160 m3=1.248×106kg；“深海挖沟犁”的质量：m2=178 t=1.78×105kg；“深海挖沟犁”的总重力G=G深海挖沟犁+G铁块=(m1+m2)g=(1.248×106kg+1.78×105kg)×10 N/kg=1.426×107N；因为“深海挖沟犁”的总重力G

(2)铺设管道速度：v=s/t=1 km/h=0.278 m/s。