《2026年金考卷中考45套汇编物理河北专版》

19. 新情境 “雪龙2号”破冰船 (6分)如图14甲是我国自主建造的第一艘极地破冰船“雪龙2号”,该船满载时总质量为14000t。破薄冰时,该船直接将冰撞碎;破厚冰时,船头会压上冰面,利用巨大的压强将冰面压碎(如图14乙)。某次航行中,“雪龙2号”满载行驶。(海水密度约为1.0×10³kg/m³,g取10N/kg)
(1)“雪龙2号”满载不破冰时,它所受浮力的大小是多少?
(2)破薄冰时,“雪龙2号”匀速前进,所受的阻力为满载时总重力的0.15倍,若此时推进功率为6.3×10⁴kW,船的速度为多少?
(3)若破厚冰时,船头压在冰面上的面积是3.5m²,破冰船排开海水体积比不破冰时减少了1/10,此时船对冰面的压强是多少?

答案： 19.
(1)“雪龙2号”满载时处于漂浮状态，不破冰时所受浮力F浮 = G = mg = 14000×10³kg×10N/kg = 1.4×10⁸N (2分)
(2)破薄冰时，“雪龙2号”所受的阻力为船重的0.15倍，即F = f = 0.15G = 0.15×1.4×10⁸N = 2.1×10⁷N (1分)
破冰船推进功率P = W/t = Fs/t = Fv
v = P/F = 6.3×10⁷W/2.1×10⁷N = 3m/s (1分)
(3)破厚冰时，船头压在冰面上的面积是3.5m²，破冰船排开海水体积比不破冰时减少了1/10，根据阿基米德原理可知破冰船受到的浮力减小1/10，则此时船对冰面的压力等于浮力的变化量，所以此时船对冰面的压强
p = F'/S = 1/10F浮/S = 1/10×1.4×10⁸N/3.5m² = 4×10⁶Pa (2分)