在体育运动竞赛中.帆板是帆船运动中一个级别的比赛.是一项新兴的体育运动.可实际上是一个独立的体育项目．如图所示.某种帆板由板体.帆杆.面积为6m2的三角帆和带有万向节的桅杆组成.没有舵和坐舱.全部质量仅为20kg.依靠风力在湖面上行驶．g取10N/kg.ρ水=1.0×103kg/m3.求:(1)体重为50kg的运动员登上帆板时.帆� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

15．

在体育运动竞赛中，帆板是帆船运动中一个级别的比赛，是一项新兴的体育运动，可实际上是一个独立的体育项目．如图所示，某种帆板由板体、帆杆、面积为6m²的三角帆和带有万向节的桅杆组成，没有舵和坐舱，全部质量仅为20kg，依靠风力在湖面上行驶．g取10N/kg，ρ_水=1.0×10³kg/m³，求：
（1）体重为50kg的运动员登上帆板时，帆板排开水的体积是多少？
（2）查相关资料可知，当湖面风速为8m/s时，风压为40Pa，此时风对三角帆的最大推力是多大？
（3）如表给出了在不同风速下，风能强度P_风（即每秒时间内，在帆面上获得的能量），经测算，当风速为10m/s时，帆板受到风的推力是280N，并且以6m/s的速度在湖面上匀速行驶，求帆板的风能利用率．

平均风速（m/s）	5	10	15	20	25	30
风能强度P_风（×10²J/s）	24	48	72	84	120	144

分析（1）运动员登上帆船时，帆船仍漂浮，受到的浮力等于船和人总重，利用阿基米德原理求排开水的体积；
（2）知道三角帆的面积和风压，利用压强公式求风对船帆的最大推力；
（3）知道船受到风的推力，求出时间t内帆船运动的距离，利用W=Fs求风对帆船做的功（有用能量），利用风能强度值求出时间t内帆船获得的能量（总能量），利用效率公式求帆船的风能利用率．

解答解：
（1）因为帆船处于漂浮，
所以运动员登上帆船时，帆板受到的浮力：
F_浮=G_帆板+G_运动员
=m_帆板g+m_运动员g
=20kg×10N/kg+50kg×10N/kg
=700N；
由F_浮=ρ_水V_排g可得帆板排开水的体积：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{700N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.07m³；
（2）由p=$\frac{F}{S}$得风对三角帆的最大推力：
F=pS=40Pa×6m²=240N；
（3）风对帆船做的功：
W=Fs=Fvt=280N×6m/s×t，
当风速为10m/s时，时间t内帆船获得的能量：
E=48×10²J/s×6m²×t，
帆板的风能利用率：
η=$\frac{W}{E}$=$\frac{280N×6m/s×t}{48×1{0}^{2}J/s×t}$×100%=35%．
答：（1）帆板排开水的体积是0.07m³；
（2）风对三角帆的最大推力是240N；
（3）帆板的风能利用率为35%．

点评本题考查了物体漂浮条件、阿基米德原理、重力公式、压强公式、效率公式的掌握和运用，能看懂、利用好表格内容是解答本题的关键．

练习册系列答案

6．指南针能正常工作是由于地球周围存在着地磁场．已知该磁场的N极在地理南极的附近，则正常工作的指南针静止时指向南方的是它的S（N/S）极．

3．生活中处处有物理．某品牌牛奶系列“纯甄”盒装牛奶，其盒的顶部留有封闭的小孔，每盒配有一根上粗下细可拉长的吸管，吸管的下端做得比较尖，是了为减小受力面积、增大压强．当吸管扎入盒内，在大气压的作用下，牛奶就被吸到嘴里．

10．为了研究滑动摩擦力与哪些因素有关，小华同学设计了如图所示的实验：

实验次数	运动速度（m/s）	测力计示数（N）
1	0.05	0.6
2	0.10	0.6
3	0.15	0.6

（1）在实验中，小华用测力计测滑动摩擦力是利用了二力平衡的原理．
（2）由图甲乙两个实验可知，摩擦力的大小与压力的大小有关．
（3）由图甲和图丙两个实验可知，摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关．
（4）还有同学认为滑动摩擦力可能与物体的运动速度有关系，为了验证猜想是否正确，小华同学用图甲装置进行了三次实验，实验记录如上表：
由实验记录可知，该猜想是错误（选填“正确”或“错误”）的．

20．小亮为了测量盐水的密度，进行了如下实验：

（1）将天平放在水平台面上，游码移到横梁标尺的零刻度线处．天平横梁静止时，指针指在分度盘中央刻度线的左侧，如图甲所示．为使横梁在水平位置平衡，应将横梁右端的平衡螺母向右端移动．
（2）他将盛有适量盐水的烧杯放在调节好的天平左盘左盘内，测出杯子和盐水的总质量为95g．然后将杯中盐水一部分倒入量筒中，如图乙所示，则量筒中盐水的体积为30cm³．
（3）再将盛有剩余盐水的烧杯放在天平左盘内，这时出现了如图丙所示的情况，小亮应进行的操作是：增加砝码并移动游码（调节平衡螺母/增减砝码并移动游码），使天平横梁再次平衡，读出右盘中砝码质量和游码在标尺上的刻度值如图丁所示，则杯子及杯内剩余盐水的总质量为62g．
（4）根据上述实验数据计算盐水的密度为1.1×10³kg/m³．
（5）在测量体积的过程中，若有一部分盐水溅出，测出的密度将变大（变大/不变/变小）．

7．下列估测符合实际的是（　　）

	A．	洗澡水的适宜温度约为80℃		B．	课桌的高度约为80cm
	C．	教室中日光灯的功率约为400W		D．	一个桔子的重力约为10N

4．

如图所示为科研人员研制的“发电鞋”，鞋的内部安装了磁铁和线圈，当人体带动磁铁相对线圈运动时，线圈中产生电流．当人以1.5m/s的速度行走时，其发电的功率约为0.5W．下列说法中正确的是（　　）

	A．	发电鞋工作时将电能转化为机械能
	B．	发电鞋是利用电磁感应原理工作的
	C．	发电鞋与直流电动机的工作原理相同
	D．	人以1.5m/s的速度行走0.5h的过程中，发电鞋可以产生约7.5J的电能

5．下图中用右手螺旋定则判断通电螺线管极性正确的是（　　）

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