Question

【題目】如圖所示的新型小艇，由鋪滿船面的光伏太陽能板提供工作能源，依賴太陽能進行環球旅行．

小艇上太陽能光伏板面積約為500m2 ， 在陽光的照射下，通過太陽能板可以獲得100kW的功率．
這種小艇有兩個相同的引擎，僅需20kW的功率驅動單引擎，就能以18km/h的速度勻速行駛．用40kW的功率驅動雙引擎，小艇勻速行駛的速度高達30km/h．
這種小艇采用密度較小，硬度大的新型材料制造，自重僅為9×104N，滿載的排水量為60t．
（1）太陽能光伏板工作時，是能轉化為能．
（2）這種小艇滿載漂浮在海面上時，受到浮力是 N．空載漂浮在海面上，排開海水的體積是 m3 ． （海水的密度取1.0×103kg/m3 ， g取10N/kg）
（3）如果每天陽光照射太陽能電池板的時間為10h，獲得的電能約為 kW·h．這些電能相當于完全燃燒 kg的焦炭釋放的能量．（焦炭的熱值取3.0×107J）
（4）若引擎的電能轉化為機械能的效率為80%．試求用20kW的電量驅動單引擎時，小艇受到的阻力為 N．

Answer 1

【答案】
（1）太陽（或光）,電
（2）6×105,9
（3）1000,120
（4）3200
【解析】（1）太陽能電池在工作時，消耗光能產生電能，故是將光能轉化為電能的裝置；
（2）∵G排=m排g=6×104kg×10N/kg=6×105N

據阿基米德原理知，此時船滿載時受浮力：

F浮=G排=6×105N；

當空載時，由于輪船漂浮

F浮=G船=ρgV排=9×104N

故 ；
（3）太陽光照射一天（日照時間為10h）可獲得電能是W=Pt=100kW×10h=1000kWh=3.6×109J

據公式Q=mq可得 ；
（4）P′=P電×80%=20kW×80%=16000W， ，且v=18km/h=5m/s

∴牽引力： ，

∵汽車勻速行駛，

∴f=F=3200N．
所以答案是：（1）太陽（或光），電；（2）6×105N，9；（3）1000,120；（4）3200.
【考點精析】本題主要考查了阿基米德原理和物體的浮沉條件及其應用的相關知識點，需要掌握阿基米德原理：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力．這個規律叫做阿基米德原理，即 F浮= G排 =ρ液gv排；物體的浮沉條件：浸沒在液體中的物體 F浮＞G 時上浮，F浮 = G 時懸浮，F浮 ＜G 時下沉．物體浮沉條件的應用舉例：（1）輪船（2）潛水艇（3）氣球（4）飛艇、熱氣（5）密度計（密度計的刻度是從上到下刻度變大，刻度不均勻，且刻度無單位．）才能正確解答此題．