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物理必考如图所示的新型小艇.由铺满船面的光伏太阳能电池板提供工作能源

更新时间:2024-01-20 文章作者: 信息来源: 阅读次数:

如图所示的新型小艇,由铺满船面的光伏太阳能电池板提供工作能源,太阳能光伏板面积约500m2,在阳光照射下,通过太阳能板可以获得100kW的功率.小艇材料密度较小,硬度较大,自重仅为9×104N,满载的排水量为60t.yjw物理好资源网(原物理ok网)

(1)太阳能光伏板工作时能量转化为________;yjw物理好资源网(原物理ok网)

(2)小艇满载漂浮在海面上受到的浮力是多少?所装货物重多少?(g取10N/kg)yjw物理好资源网(原物理ok网)

(3)若每天阳光照射太阳能电池板10h,获得的电能为多少kW?h?yjw物理好资源网(原物理ok网)

(4)若引擎电能转化为机械能的效率为80%,用20kW的功率驱动时,小艇以18km/h匀速行驶时受到的阻力是多少?yjw物理好资源网(原物理ok网)

(5)这种小艇有两个相同的引擎,用20kW的牵引功率驱动单引擎,小艇以18km/h的速度行驶;用40kW的牵引功率驱动双引擎,小艇以30km/h的速度行驶,而不是以36km/h的速度行驶.这是为什么呢?请你提出一种合理的猜想.

试题答案

解:(1)太阳能光伏板工作时,太阳能转化为电能.yjw物理好资源网(原物理ok网)

(2)F=G=mg=6×104kg×10N/kg=6×105N,yjw物理好资源网(原物理ok网)

因为漂浮,所以F=G+Gyjw物理好资源网(原物理ok网)

G=F-G=6×105N-9×104N=5.1×105N.yjw物理好资源网(原物理ok网)

(3)W=Pt=100kW×10h=1000kW?h.yjw物理好资源网(原物理ok网)

(4)η===,yjw物理好资源网(原物理ok网)

∴P=80%P=80%×20kW=1.6×104W,yjw物理好资源网(原物理ok网)

v=18km/h=5m/s,yjw物理好资源网(原物理ok网)

∵匀速,P=Fv,yjw物理好资源网(原物理ok网)

∴f=F===3200N.yjw物理好资源网(原物理ok网)

答:(1)太阳能光伏板工作时能量转化为电能;yjw物理好资源网(原物理ok网)

(2)小艇满载漂浮在海面上受到的浮力是6×105N,所装货物重5.1×105N.yjw物理好资源网(原物理ok网)

(3)若每天阳光照射太阳能电池板10h,获得的电能为1000kW?h.yjw物理好资源网(原物理ok网)

(4)若引擎电能转化为机械能的效率为80%,用20kW的功率驱动时,小艇以18km/h匀速行驶时受到的阻力是3200N.yjw物理好资源网(原物理ok网)

(5)答:功率增大为原来的二倍,速度没有增大到原来的二倍,是因为小艇所受的阻力随速度的增大而增大.yjw物理好资源网(原物理ok网)

试题解析

(1)太阳能电池板将太阳能转化为电能.yjw物理好资源网(原物理ok网)

(2)明确满载排水量的含义,排水量是小艇满载时排开水的质量,求出排开水的重力,根据阿基米德求出小艇满载时受到的浮力,根据漂浮条件求出小艇满载时,的重力,知道小艇的自重,求出小艇所装货物的重力.yjw物理好资源网(原物理ok网)

(3)知道太阳能板的功率,知道照射时间,根据W=Pt求出获得的电能.yjw物理好资源网(原物理ok网)

(4)知道电能和机械能转化的效率,又知道电功率,求出机械功率,又知道小艇速度,根据F=求出牵引力,根据二力平衡条件求出小艇受到的阻力.yjw物理好资源网(原物理ok网)

(5)相同条件下,物体的运动速度越快,物体受到的阻力越大.yjw物理好资源网(原物理ok网)

点评:由于能源的紧缺,太阳能在生活中有广泛的应用,随之出现的习题也在增多,本题通过新型小艇考查了能量的转化、阿基米德原理、二力平衡、功率、效率、漂浮条件,综合性很强,有一定的难度.yjw物理好资源网(原物理ok网)

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