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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 依赖太阳能进行环球

时间:2024-02-19 23:01:36

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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 依赖太阳能进行环球

问题补充:

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,依赖太阳能进行环球旅行.小艇上太阳能光伏板面积约为500m2,在阳光的照射下,通过太阳能板可以获得100kW的功率.

这种小艇有两个相同的引擎,仅需20kW的牵引功率就能驱动单引擎,使小艇以18km/h的速度匀速行驶.用40kW的牵引功率驱动双引擎,能使小艇匀速行驶的速度高达30km/h.

这种小艇采用密度较小,硬度大的新型材料制造,自重仅为9×104N,满载的排水量为60t.

(1)太阳能光伏板工作时,是________能转化为________能.

(2)这种小艇满载漂浮在海面上时,受到的浮力是________N.空载漂浮在海面上,排开海水的体积是________m3.(海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)

(3)如果每天阳光照射太阳能电池板的时间为10h,获得的电能约为________kW?h,合________J.这些电能相当于完全燃烧________kg的焦炭释放的能量.(焦炭的热值取3.0×107J/kg)

(4)若引擎的电能转化为机械能的效率为80%.试求用20kW的电量驱动单引擎时,小艇受到的阻力大小.

(5)20kW的牵引功率驱动单引擎,小艇以18km/h的速度行驶.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.

答案:

解:(1)太阳能电池在工作时,消耗光能产生电能,故是将光能转化为电能的装置;

(2)∵G排=m排g=6×104kg×10N/kg=6×105N

据阿基米德原理知,此时船满载时受浮力:

F浮=G排=6×105N;

当空载时,由于轮船漂浮

F浮=G船=ρgV排=9×104N

故V===9m3.

(3)太阳光照射一天(日照时间为10h)可获得电能是W=Pt=100KW×10h=1000kw?h=3.6×109J

据公式Q=mq可得:m===120kg;

(4)P′=P电×80%=20kW×80%=16000W,

P′===Fv,且V=18km/h=5m/s

∴牵引力:

F===3200N,

∵汽车匀速行驶,

∴f=F=3200N.

(5)小艇所受的阻力随着速度的变大而变大.

答:(1)太阳能电池是将光能转化为电能的装置;

(2)这种小艇满载漂浮在海面上时,受到的浮力是=6×105N.空载漂浮在海面上,排开海水的体积是9m3;

(3)获得的电能约为 1000kW?h,合 3.6×109J.这些电能相当于完全燃烧120kg的焦炭释放的能量;

(4)小艇受到的阻力是3200N;(5)小艇所受的阻力随着速度的变大而变大.

解析分析:(1)据太阳能电池在工作时消耗哪种形式的能,产生哪种形式的能即可判断该过程中的能量转化;(2)据阿基米德原理可知,知道排水量可求船满载时受浮力;当空载时,由于轮船在水中漂浮,故其所受的浮力等于其自身的重力,故再结合阿基米德原理原理可求出浸入水中的体积;(3)据该电池板的功率和时间,据公式W=Pt能计算出该电池板所获得 的电能;在据公式Q=mq可计算出煤炭的质量;(4)知道电能转化为机械能的效率,可求电能转化为机械能的有用功率,再利用P===Fv求牵引力大小,进而根据二力平衡的条件求阻力大小;(5)据已有的实际知识基础分析即可提出猜想.

点评:本题考查了能量的转化、浮力的计算、热量的计算、功率的计算等知识点,虽然难度不大,但综合性强,属于难题,要细心处理!

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 依赖太阳能进行环球旅行.小艇上太阳能光伏板面积约为500m2 在阳光的照射下 通过太阳能板可以获得100

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