Question

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

Answer 1

分析 （1）判斷一個(gè)物體是運(yùn)動(dòng)的還是靜止的，要看這個(gè)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(duì)于參照物是運(yùn)動(dòng)的；若位置沒有變化，則物體相對(duì)于參照物是靜止的；已知陸上最大速度和行駛時(shí)間，利用速度公式變形求解通過的路程；
（2）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv計(jì)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(shí)，浮力等于重力．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)駕駛“美洲豹”在水上以最大速度航行時(shí)，以車為參照物，駕駛員相對(duì)于車的位置沒有發(fā)生改變，故駕駛員相當(dāng)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(jù)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?yàn)檐噭蛩傩旭偅�受到牽引力和阻力是一�?duì)平衡力，大小相等即f=F=7500N；
（3）因?yàn)樵撥囋谒�面停下來漂浮時(shí)，浮力和重力是一對(duì)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(nèi)通過的距離是18km；
（2）實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)4人乘坐該車在水上以最高速度勻速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為150kW，車受到的平均阻力為7500N
（3）實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)4人乘坐該車在水面停下來漂浮時(shí)，車受到的浮力為16180N．

點(diǎn)評(píng) 此題考查參照物、速度公式及其應(yīng)用、功率的大小及其計(jì)算、浮力的計(jì)算，是一道綜合性較強(qiáng)的題目．