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16.如图是我国三大主战舰之一的076型两栖攻击舰，该舰舰长为250 m、宽为36 m，满载时排水量为$4×10^{4}t$，吃水深度为8 m。（海水密度取$1.0×10^{3}kg/m^{3}$，g取10 N/kg）求：
(1)该战舰满载时舰底受到的海水压强；
(2)该战舰满载时受到的浮力大小；
(3)当战舰上的一架舰载直升机起飞后，该战舰排开海水的体积减小了$15m^{3}$，则这架舰载直升机的质量为多少吨？
(1)该战舰满载时舰底受到的海水压强；
(2)该战舰满载时受到的浮力大小；
(3)当战舰上的一架舰载直升机起飞后，该战舰排开海水的体积减小了$15m^{3}$，则这架舰载直升机的质量为多少吨？
答案
16.解:(1)该战舰满载时舰底受到的海水压强为: $p=\rho_{海水}\ gh=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×8\ \mathrm{m}=8×10^{4}\ \mathrm{Pa}$;(2)该战舰满载时所受到的浮力大小为: $F_{浮}=G_{排}=m_{排}\ g=4×10^{4}×10^{3}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=4×10^{8}\ \mathrm{N}$;(3)当战舰上的一架舰载直升机起飞后,该战舰排开海水的体积减小了$15\ \mathrm{m}^3$,减小的浮力为: $\Delta F_{浮}=\rho_{海水}\ g\Delta V_{排}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×15\ \mathrm{m}^3=1.5×10^{5}\ \mathrm{N}$,战舰漂浮,则舰载直升机的重力为: $G_{机}=\Delta F_{浮}=1.5×10^{5}\ \mathrm{N}$,则这架舰载直升机的质量: $m_{机}=\frac{G_{机}}{g}=\frac{1.5×10^{5}\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=1.5×10^{4}\ \mathrm{kg}=15\ \mathrm{t}$。
解析
【分析】
本题考查液体压强和浮力的相关计算，分三个小问题逐步求解：
1. 求舰底海水压强：利用液体压强公式$p=\rho gh$，代入已知的海水密度、$g$和吃水深度即可计算；
2. 求满载时浮力：根据阿基米德原理，漂浮物体的浮力等于排开液体的重力，即$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$，代入满载排水量计算；
3. 求直升机质量：直升机起飞后，战舰排开海水体积减小，减小的浮力等于直升机的重力（战舰仍漂浮），先算减小的浮力，再由$G=mg$求直升机质量，最后换算单位为吨。
【解析】
解：(1) 该战舰满载时舰底受到的海水压强：
$p=\rho_{海水}gh=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×8\ \mathrm{m}=8×10^{4}\ \mathrm{Pa}$；
(2) 该战舰满载时受到的浮力：
根据阿基米德原理，$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g=4×10^{4}×10^{3}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=4×10^{8}\ \mathrm{N}$；
(3) 直升机起飞后，战舰排开海水体积减小，减小的浮力等于直升机的重力：
$\Delta F_{浮}=\rho_{海水}g\Delta V_{排}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×15\ \mathrm{m}^3=1.5×10^{5}\ \mathrm{N}$，
因为战舰漂浮，所以直升机重力$G_{机}=\Delta F_{浮}=1.5×10^{5}\ \mathrm{N}$，
直升机质量：$m_{机}=\frac{G_{机}}{g}=\frac{1.5×10^{5}\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=1.5×10^{4}\ \mathrm{kg}=15\ \mathrm{t}$。
【答案】
(1) $8×10^{4}\ \mathrm{Pa}$；(2) $4×10^{8}\ \mathrm{N}$；(3) $15\ \mathrm{t}$
【知识点】
液体压强计算、阿基米德原理、浮力的应用
【点评】
本题结合实际军事场景，考查液体压强与浮力的综合计算，需掌握阿基米德原理和漂浮条件的应用，同时注意单位换算，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.7
本题考查液体压强和浮力的相关计算，分三个小问题逐步求解：
1. 求舰底海水压强：利用液体压强公式$p=\rho gh$，代入已知的海水密度、$g$和吃水深度即可计算；
2. 求满载时浮力：根据阿基米德原理，漂浮物体的浮力等于排开液体的重力，即$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$，代入满载排水量计算；
3. 求直升机质量：直升机起飞后，战舰排开海水体积减小，减小的浮力等于直升机的重力（战舰仍漂浮），先算减小的浮力，再由$G=mg$求直升机质量，最后换算单位为吨。
【解析】
解：(1) 该战舰满载时舰底受到的海水压强：
$p=\rho_{海水}gh=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×8\ \mathrm{m}=8×10^{4}\ \mathrm{Pa}$；
(2) 该战舰满载时受到的浮力：
根据阿基米德原理，$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g=4×10^{4}×10^{3}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=4×10^{8}\ \mathrm{N}$；
(3) 直升机起飞后，战舰排开海水体积减小，减小的浮力等于直升机的重力：
$\Delta F_{浮}=\rho_{海水}g\Delta V_{排}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×15\ \mathrm{m}^3=1.5×10^{5}\ \mathrm{N}$，
因为战舰漂浮，所以直升机重力$G_{机}=\Delta F_{浮}=1.5×10^{5}\ \mathrm{N}$，
直升机质量：$m_{机}=\frac{G_{机}}{g}=\frac{1.5×10^{5}\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=1.5×10^{4}\ \mathrm{kg}=15\ \mathrm{t}$。
【答案】
(1) $8×10^{4}\ \mathrm{Pa}$；(2) $4×10^{8}\ \mathrm{N}$；(3) $15\ \mathrm{t}$
【知识点】
液体压强计算、阿基米德原理、浮力的应用
【点评】
本题结合实际军事场景，考查液体压强与浮力的综合计算，需掌握阿基米德原理和漂浮条件的应用，同时注意单位换算，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.7
阅读短文，回答问题。
流体阻力
物体在流体（气体或液体）中运动时，会受到阻力作用，该阻力叫做流体阻力。流体阻力的大小与物体运动速度的大小有关，速度越大，阻力越大。流体阻力的大小还跟物体的横截面积有关，横截面积越大，阻力越大。此外，流体阻力还跟物体的形状有关，头圆尾尖（这种形状通常叫作流线型）的物体受到的阻力
较小，比如战斗机就要设计成流线型，从而减小流体阻力。物体从高空由静止下落，速度会越来越大，所受阻力也越来越大，下落一段距离后，将以某一速度做匀速直线运动，这个速度通常被称为收尾速度。跳伞运动就是利用了这个原理，在开伞一段时间后，流体阻力足够大，使跳伞运动员做匀速直线运动。
(1)战斗机能够飞行，是因为机翼
(2)跳伞运动员下落过程中，随着速度的增大，受到的重力
(3)开伞后运动员下落时的流体阻力与速度的平方成正比，即$F_{阻}=kv^2$，其中$k=36\ \mathrm{N}/(\mathrm{m}·\mathrm{s}^{-1})^2$，则人加全部装备总质量为90 kg的跳伞运动员匀速下落时的速度为
流体阻力
物体在流体（气体或液体）中运动时，会受到阻力作用，该阻力叫做流体阻力。流体阻力的大小与物体运动速度的大小有关，速度越大，阻力越大。流体阻力的大小还跟物体的横截面积有关，横截面积越大，阻力越大。此外，流体阻力还跟物体的形状有关，头圆尾尖（这种形状通常叫作流线型）的物体受到的阻力
较小，比如战斗机就要设计成流线型，从而减小流体阻力。物体从高空由静止下落，速度会越来越大，所受阻力也越来越大，下落一段距离后，将以某一速度做匀速直线运动，这个速度通常被称为收尾速度。跳伞运动就是利用了这个原理，在开伞一段时间后，流体阻力足够大，使跳伞运动员做匀速直线运动。
(1)战斗机能够飞行，是因为机翼
上表面
（选填“上表面”或“下表面”）空气流速较大，从而获得升力。(2)跳伞运动员下落过程中，随着速度的增大，受到的重力
不变
，受到的阻力增大
（前两空均选填“增大”“减小”或“不变”）；当运动员受到的阻力等于
（选填“大于”“等于”或“小于”）重力时，跳伞运动员开始匀速直线下落。(3)开伞后运动员下落时的流体阻力与速度的平方成正比，即$F_{阻}=kv^2$，其中$k=36\ \mathrm{N}/(\mathrm{m}·\mathrm{s}^{-1})^2$，则人加全部装备总质量为90 kg的跳伞运动员匀速下落时的速度为
5
$\mathrm{m/s}$。($g$取10 N/kg)答案
(1)上表面 (2)不变 增大 等于 (3)5
解析:(3)开伞后运动员下落时的流体阻力
与速度的平方成正比,即$F_{阻}=kv^2$,其中
$k=36\ \mathrm{N}/(\mathrm{m}·\mathrm{s}^{-1})^2$,则人加全部装备总
质量为90 kg 的跳伞运动员匀速下落时,
受到的阻力:
$f=G=mg=90\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=900\ \mathrm{N}$,
则跳伞运动员的速度为
$v=\sqrt{\dfrac{900\ \mathrm{N}}{36\ \mathrm{N}/(\mathrm{m}·\mathrm{s}^{-1})^2}}=5\ \mathrm{m/s}$。
解析:(3)开伞后运动员下落时的流体阻力
与速度的平方成正比,即$F_{阻}=kv^2$,其中
$k=36\ \mathrm{N}/(\mathrm{m}·\mathrm{s}^{-1})^2$,则人加全部装备总
质量为90 kg 的跳伞运动员匀速下落时,
受到的阻力:
$f=G=mg=90\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=900\ \mathrm{N}$,
则跳伞运动员的速度为
$v=\sqrt{\dfrac{900\ \mathrm{N}}{36\ \mathrm{N}/(\mathrm{m}·\mathrm{s}^{-1})^2}}=5\ \mathrm{m/s}$。
解析
【分析】
本题结合战斗机飞行、跳伞运动的实例，考查流体力学与力学平衡的基础知识点：第(1)问需利用流体压强与流速的关系分析机翼升力来源；第(2)问结合重力属性、流体阻力变化规律及二力平衡条件判断物理量变化；第(3)问需利用匀速运动的受力平衡，结合给定阻力公式计算速度，解题时需明确各物理量的逻辑关系，逐步推导。
【解析】
(1) 根据流体压强与流速的关系：流体流速越大的位置压强越小。战斗机机翼上表面弯曲，空气流速较大，压强较小，下表面流速小、压强大，从而产生向上的升力，因此填“上表面”。
(2) 跳伞运动员下落过程中，质量不变，重力$G=mg$，所以重力不变；由题目可知流体阻力随速度增大而增大，因此速度增大时阻力增大；当运动员匀速直线下落时，处于平衡状态，阻力与重力是一对平衡力，大小相等，因此依次填“不变”“增大”“等于”。
(3) 跳伞运动员匀速下落时，受力平衡，阻力等于总重力。总重力$G=mg=90\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=900\ \mathrm{N}$，即阻力$F_{阻}=900\ \mathrm{N}$。根据公式$F_{阻}=kv^2$，变形得$v=\sqrt{\dfrac{F_{阻}}{k}}$，代入$k=36\ \mathrm{N}/(\mathrm{m}·\mathrm{s}^{-1})^2$，计算得$v=\sqrt{\dfrac{900\ \mathrm{N}}{36\ \mathrm{N}/(\mathrm{m}·\mathrm{s}^{-1})^2}}=\sqrt{25}\ \mathrm{m/s}=5\ \mathrm{m/s}$。
【答案】
(1) 上表面 (2) 不变；增大；等于 (3) 5
【知识点】
流体压强与流速的关系、二力平衡、重力计算
【点评】
本题结合生活实例考查基础力学知识点，既需要理解相关原理，又能进行简单的公式应用计算，贴近实际，难度适中，可考查学生对基础知识点的掌握与应用能力。
【难度系数】
0.6
本题结合战斗机飞行、跳伞运动的实例，考查流体力学与力学平衡的基础知识点：第(1)问需利用流体压强与流速的关系分析机翼升力来源；第(2)问结合重力属性、流体阻力变化规律及二力平衡条件判断物理量变化；第(3)问需利用匀速运动的受力平衡，结合给定阻力公式计算速度，解题时需明确各物理量的逻辑关系，逐步推导。
【解析】
(1) 根据流体压强与流速的关系：流体流速越大的位置压强越小。战斗机机翼上表面弯曲，空气流速较大，压强较小，下表面流速小、压强大，从而产生向上的升力，因此填“上表面”。
(2) 跳伞运动员下落过程中，质量不变，重力$G=mg$，所以重力不变；由题目可知流体阻力随速度增大而增大，因此速度增大时阻力增大；当运动员匀速直线下落时，处于平衡状态，阻力与重力是一对平衡力，大小相等，因此依次填“不变”“增大”“等于”。
(3) 跳伞运动员匀速下落时，受力平衡，阻力等于总重力。总重力$G=mg=90\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=900\ \mathrm{N}$，即阻力$F_{阻}=900\ \mathrm{N}$。根据公式$F_{阻}=kv^2$，变形得$v=\sqrt{\dfrac{F_{阻}}{k}}$，代入$k=36\ \mathrm{N}/(\mathrm{m}·\mathrm{s}^{-1})^2$，计算得$v=\sqrt{\dfrac{900\ \mathrm{N}}{36\ \mathrm{N}/(\mathrm{m}·\mathrm{s}^{-1})^2}}=\sqrt{25}\ \mathrm{m/s}=5\ \mathrm{m/s}$。
【答案】
(1) 上表面 (2) 不变；增大；等于 (3) 5
【知识点】
流体压强与流速的关系、二力平衡、重力计算
【点评】
本题结合生活实例考查基础力学知识点，既需要理解相关原理，又能进行简单的公式应用计算，贴近实际，难度适中，可考查学生对基础知识点的掌握与应用能力。
【难度系数】
0.6
