题目内容
【题目】图1是一艘完全依靠太阳能驱动的船,该船长30米,宽15米,排水量60吨,船的表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为1.6×105W,若接收的太阳能只用来驱动船前进.在一次航行中,从某一时刻开始,太阳能船收到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图2甲所示,船的运动速度v随时间t的变化关系如图2乙所示.(g取10N/kg)
求:
(1)满载时太阳能船受到的浮力;
(2)第50s到第100s内牵引力做的功;
(3)第50s到第100s的运动过程中,太阳能船的效率.
【答案】
(1)满载时太阳能船受到的浮力:
F浮=G排=m排g=60×103kg×10N/kg=6×105N;
答:满载时太阳能船受到的浮力为6×105N;
(2)第50s到第100s内,由图甲可知牵引力F=8×104N,由图乙可知船匀速行驶的速度v=0.5m/s,
由v= 可得,船行驶的距离:
s=vt=0.5m/s×50s=25m,
第50s到第100s内牵引力做的功:
W=Fs=8×104N×25m=2×106J;
答:第50s到第100s内牵引力做的功为2×106J;
(3)由题可知,太阳能电池板接收太阳能的功率为1.6×105W,
则第50s到第100s的运动过程中,太阳能电池板接收到的太阳能:
E=Pt=1.6×105W×50s=8×106J,
则太阳能船的效率:
η= ×100%= ×100%=25%.
答:第50s到第100s的运动过程中,太阳能船的效率为25%.
【解析】(1)知道太阳能船的排水量,根据阿基米德原理F浮=G排=m排g求出满载时受到的浮力;(2)第50s到第100s内,由图甲可知牵引力的大小,由图乙可知船的速度,根据s=vt求出船行驶的距离,根据W=Fs求出牵引力做的功;(3)知道太阳能电池板接收太阳能的功率,根据E=Pt求出接收到的太阳能,利用η= ×100%求出太阳能船的效率.
【考点精析】本题主要考查了浮力大小的计算和功的计算的相关知识点,需要掌握浮力的公式为:F浮= G排 =ρ液gv排;功的计算公式:W = F S;F 表示力,单位:牛( N ) . S 表示距离,单位:米(m)W表示功, 功的单位就是牛· 米 . 叫作焦耳.即:1 J = 1N·m才能正确解答此题.
【题目】小彬用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”,电源电压恒为3V,滑动变阻器上标有“20Ω,2A”字样,阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个.
(1)请你用笔画线代替导线,把图甲所示的实验电路补充完整.
(2)小彬5Ω定值电阻接入电路后,闭合开关,发现电流表有示数而电压表无示数,则电路中的故障可能是(写出一种);排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数如图乙所示,此时电路中的电流为A.
(3)将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片保持表的示数不变.应将滑动变阻器的滑片P向(选填“A”或“B”)移动,记录此时各表的示数.
(4)将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻,重复步骤(3).
实验次数 | 定值电阻Ω) | 电流表示数(A) |
1 | 5 | |
2 | 10 | 0.18 |
3 | 20 | 0.09 |
实验记录的多组数据如表所示.分析数据可得出结论:当电压一定时,通过导体中的电流与电阻成比.
(5)实验结束后,小彬问老师在此实验中能否换用50Ω的定值电阻进行实验?老师指导小彬分析了不能更换的原因,你认为其原因是 .