题目内容
6．
2013年2月8日，由中国自主研发的风能机器人“极地漫游者”在南极中山站附近冰盖上“走”走出了第一步，这是我国研发的首台基于再生风能驱动的机器人．如图所示，“极地漫游者”本体长1.8m，高1.2m，宽1.6m，重300kg，可在风能发电驱动下不间断地昼夜行走，能跨越高度近半米以上的障碍物，并在冰盖复杂地形下进行多传感器融合的自主导航控制以及国内通过卫星链路进行遥控，未来可搭载大气传感器、冰雪取样器、地理地质分析器等50kg的任务载荷．问（P海水=1.04×103kg/m3，g=10N/kg）
（1）风能发电驱动的原理是风能转化为电能．
（2）若它每个轮子与地面的接触面积为20cm2，则“极地漫游者”空载时对冰盖的压强是多少？
（3）当满载荷仪器的“极地漫游者”走上一块露出海面部分体积为100m3的浮冰上时，请计算说明这块浮冰能否继续保持漂浮状态？
分析 （1）发电机的发电过程是将机械能转化为电能的过程．
（2）现根据G=mg计算出重力，再根据P=$\frac{F}{S}$计算出空载时对冰盖的压强大小；
（3）浸入液体中的物体的浮沉取决于物体的重力和受到浮力的大小关系，
当F浮＞G时，物体上浮，最终漂浮在液面上；
当F浮＜G时，物体下沉；
当F浮=G时，物体会悬浮在液体中．
要判断浮冰的状态，可以比较浮冰露出海面部分受到的浮力与“极地漫游者”的重力的大小关系．
解答 解：（1）风能发电驱动的原理是将风能转化为电能；
（2）“极地漫游者”的重力G=mg=300kg×10N/kg=3×103N，
对冰盖的压强P=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{3×1{0}^{3}N}{4×20×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=3.75×105N；
（3）浮冰还能增大的最大浮力为：F浮=ρ海水V排g=1.04×103kg/m3×100m3×10N/kg=1.04×106N，
因为F浮＞G，所以浮冰可以继续漂浮．
答：（1）风能转化为电能；
（2）“极地漫游者”空载时对冰盖的压强是3.75×105N；
（3）浮冰能继续保持漂浮状态．
点评 此题通过我国研发的首台基于再生风能驱动的机器人，考查了风能发电的原理、重力和压强的计算，以及物体浮沉条件的应用，体现了物理知识在科技发展中的应用；要明确物体的浮沉最终决定于物体的重力与浮力之间的大小关系．
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