Question

一旅游觀光艇（如圖），其部分技術(shù)參數(shù)如表：（�。篻=10N/kg，柴油的熱值為4×10⁷J/kg，ρ_柴油=0.8×10³ kg/m³）求：
（1）假設(shè)每位乘客的平均質(zhì)量為60kg，觀光艇滿載乘客時(shí)，所受浮力是多少？
（2）觀光艇以最大功率勻速行駛時(shí)，受到水的平均阻力是多大？
（3）若這次航行2小時(shí)共消耗柴油30L，則柴油發(fā)動機(jī)的效率為多少？

商品名稱	XX觀光艇
商品型號	船長7.5mx型寬2.0mx型深0.9m
空船質(zhì)量	900kg
發(fā)動機(jī)最大輸出功率	45kw
最大載入數(shù)量	20人
最大航速	45km/h

Answer 1

分析：（1）從技術(shù)參數(shù)表得出觀光艇和20人總質(zhì)量，利用重力公式G=mg求人、觀光艇總重，再利用漂浮時(shí)，浮力等于重力求出觀光艇滿載乘客時(shí)，所受水的浮力；
（2）從技術(shù)參數(shù)表得出發(fā)動機(jī)的最大功率，利用P=

W

t

=

Fs

t

=Fv求牽引力；又因?yàn)橛^光艇勻速行駛，受平衡力，據(jù)此求受到水的平均阻力；
（3）知道發(fā)動機(jī)的最大功率，求出發(fā)動機(jī)輸出功（有用功），利用燃料完全燃燒放熱公式Q_放=mq求出30L柴油完全燃燒放出的熱量（總能量），利用效率公式求柴油發(fā)動機(jī)的效率．

解答：解：（1）觀光艇滿載乘客時(shí)，所受浮力：F_浮=G_總=m_總g=（900kg+20×60 kg ）×10N/kg=21000N；
（2）∵P=

W

t

=

Fs

t

=Fv
∴F=

P

v

=

45000W

45× 1 3.6 m/s

=3600N；
（3）2h發(fā)動機(jī)輸出的功：
W=Pt=45000W×2×3600s=3.24×10⁸J，
30L柴油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=ρvq=0.8×10³kg/m³×30×10^-3m³×4×10⁷J/kg=9.6×10⁸J，
柴油發(fā)動機(jī)的效率：
η=

W

Q放

=

3.24×108J

9.6×108J

≈33.75%．
答：（1）所受浮力是21000N；
（2）受到水的平均阻力是3600N；
（3）柴油發(fā)動機(jī)的效率為33.75%．

點(diǎn)評：本題考查了學(xué)生對重力公式、漂浮條件、功率公式、力的平衡、燃料完全燃燒放熱公式Q_放=mq、效率公式的掌握和運(yùn)用，是一道力學(xué)和熱學(xué)的綜合計(jì)算題，能從技術(shù)參數(shù)表中得出相關(guān)信息是本題的關(guān)鍵．