题目内容
20．建造设计师设计出了一种能漂浮在水中的城市，漂浮城市装有动力装置，可以移动，该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的，强风能从中通过，可以确保当飓风来临时，把飓风对建筑的破坏降至最低．漂浮城市的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为8.0×108W，请回答下列问题：
（1）假如某班级有40位中学生（每生质量约50kg）从岸上进入漂浮城市参观，则漂浮城市受到的浮力约增加多少？
（2）若三角形建筑空洞的面积为2.0×104 m2，某次飓风正好垂直于空洞的表面吹入，1S流入空洞的空气质量是1.92×106kg，该地的空气密度是 1.2kg/m3，求飓风的风速．
（3）若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量．漂浮城市受到的水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如图甲所示，漂浮城市运动速度v与时间t的关系如图乙所示．漂浮城市在匀速运动过程中，太阳能转化为机械能的效率为多少？
分析 （1）漂浮城市漂浮在水面上，此时它所受到的浮力等于它的重力，当有40位中学生从岸上进入漂浮城市，则漂浮城市增加的浮力就是40位中学生的重力；
（2）知道1s流入空洞的空气质量和空气密度，根据密度公式的变形公式V=$\frac{m}{ρ}$求出空洞内空气的体积，知道空洞的面积，可利用公式L=$\frac{V}{S}$计算空气移动的距离，又知道运动的时间，可利用公式v=$\frac{s}{t}$=$\frac{L}{t}$求出飓风的风速；
（3）从速度v与时间t图象乙上看出，当50s到100s时漂浮城市做匀速直线运动，判断此时漂浮城市的运动速度和时间，根据速度公式的变形公式s=vt求出漂浮城市运动的路程；
根据50s到100s时漂浮城市做匀速直线运动，从F的大小与时间t的关系图象甲知道拉力F的大小，从而可利用公式W=Fs计算拉力F做的功；
根据P=$\frac{W}{t}$的变形公式W=Pt求出太阳能电池板接收的太阳能，然后根据η=$\frac{{W}_{机}}{{W}_{太}}$×100%求出太阳能转化为机械能的效率．
解答 解：（1）因为漂浮城市漂浮在水面上，
所以漂浮城市增加的浮力就是40位中学生的重力，
而G=mg=50kg×10N/kg=500N，
所以漂浮城市增加的浮力为：
F浮=40G=40×500N=2×104N．
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$得，空洞内空气的体积：
V=$\frac{m}{ρ}$$\frac{1.92×1{0}^{6}kg}{1.2kg/{m}^{3}}$=1.6×106m3，
而空洞的面积为S=2.0×104m2，
空气移动的距离：
L=$\frac{V}{S}$=$\frac{1.6×1{0}^{6}{m}^{3}}{2.0×1{0}^{4}{m}^{2}}$=80m，
由题意知，时间t=1s，
则飓风的风速：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{L}{t}$=$\frac{80m}{1s}$=80m/s；
（3）根据运动速度v与时间t图象乙可知，漂浮城市做匀速直线运动，
其速度v=0.5m/s，所用时间t′=100s-50s=50s，
由v=$\frac{s}{t}$得，漂浮城市运动的路程：
s=vt′=0.5m/s×50s=25m，
从F的大小与时间t的关系图象甲可知，50s到100s时，拉力F=8×108N，
则牵引力F做的功：W机=Fs=8×108N×25m=2×1010J．
由P=$\frac{W}{t}$得，太阳能电池板接收的太阳能：
W太=Pt′=8.0×108W×50s=4×1010J，
则太阳能转化为机械能的效率：
η=$\frac{{W}_{机}}{{W}_{太}}$×100%=$\frac{2×1{0}^{10}J}{4×1{0}^{10}J}$×100%=50%．
答：（1）漂浮城市受到的浮力约增加2×104N；
（2）飓风的风速80m/s；
（3）漂浮城市在匀速运动过程中，太阳能转化为机械能的效率为50%．
点评 此题考查了物体漂浮时浮力的计算、速度的计算、功的计算和效率的计算，并且考查了学生对图象问题的分析能力，能从图象中得出相关的信息，然后结合相关公式进行计算求解，是中考的热点考题．
| A． | 晒太阳使身体变暖 | B． | 用火炉烧水，水的温度升高 | ||
| C． | 火车经过后，铁轨的温度升高 | D． | 父母用温暖的大手焐你的小手 |
目前很多城市已经使用了风光互补路灯系统如图所示，它具备了风能和太阳能产品的双重优点：该系统既可以通过太阳能电池组独立发电并储存在蓄电池，也可以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池；在风、光都具备时可以同时发电．某种型号的风光互补路灯技术参数如下：| 风力发电 额定功率 | 风力发电 额定风速 | 风力发电机启动风速 | 路灯额定电压 | 路灯额定功 率 | 太阳能电池板平均输出功率 |
| 260W | 8m/s | 3m/s | 24V | 60W | 100W |
（2）如果太阳光照射到地面时的辐射功率为800J/（s•m2）（1s 辐射在每1m2上的光能为800J），若太阳能电池板的面积为1.25m2，太阳能电池光电转换效率为多大？
（3）在平均风速为8m/s 的晚上，风力发电机除了保障路灯正常工作外，同时还给蓄电池充电，如果风力发电机一晚上工作时间为8h，则在这段时间内蓄电池储存电能是多少KW•h？
（4）已知风力发电机的输出电功率P与风速v的平方成正比．我市沿海风速不低于4m/s 的时间每年不少于4000h，试估算这台风光互补路灯系统利用风能的最小年发电量是多少KW•h？
| A． | 逐渐变大的实像 | B． | 逐渐变小的实像 | C． | 逐渐变大的虚像 | D． | 逐渐变小的虚像 |
| 电池容量（kWh） | 22 |
| 车载充电器输入电压（V） | 220 |
| 车载充电器输入电流（A） | 16 |
| 电能转化为机械能的效率 | 70% |
（1）如图1所示，租车时，租赁者只要将租车卡靠近电动汽车上的感应器，感应器即能读取卡中的信息，将车解锁．刷卡所用的原理是电磁感应现象．
（2）某次启动后，汽车显示屏上出现了如图2所示的输出电压与电流，求此时电动汽车的输出功率为多少瓦？
（3）根据表中的数据，将已经耗完电能的电池充满，理论上需要多少时间？充满电后，该车在水平地面上匀速行驶的最大距离为140 千米，则行驶时该车受到的阻力为多少牛．
在“探究影响浮力大小因素”的实验中，一组同学提出了4种猜想．小华：浮力大小与液体密度有关；
小红：浮力大小与物体浸入液体的体积有关；
冬冬：浮力大小与物体所受的重力有关；
玲玲：浮力大小与物体的形状有关．
他们找来了体积相同的A、B两块实心金属块、弹簧测力计、一杯水、一杯盐水、细绳等仪器．按照图中所示规范地完成了实验，记录了如表所示的实验数据．
| 次数 | 金属块 | 物体重力/N | 液体密度 g/cm3 | 物体浸在液体中的体积/cm3 | 测力计的 示数/N |
| 1 | A | 5 | 1.0 | 20 | 4.8 |
| 2 | A | 5 | 1.0 | 60 | 4.4 |
| 3 | A | 5 | 1.0 | 100 | 4.0 |
| 4 | A | 5 | 1.2 | 100 | △ |
| 5 | B | 3 | 1.2 | 100 | 1.8 |
（1）根据表格中实验数据，可知A物体浸在液体中的体积为60cm3时，物体A所受浮力大小为0.6N；表格中标有“△”的位置的数据应该是3.8；
（2）通过分析比较第3、4次实验数据，能够说明小华同学的猜想是正确的；分析比较第1、2、3次实验数据，能够说明小红同学的猜想是正确的；
（3）为了验证冬冬同学的猜想，他们选择了第4、5次实验数据，他们发现浮力大小与物体所受的重力无关（选填“无关”或“有关”）；
（4）要验证玲玲的猜想，同学们又找来了一块橡皮泥，他们把橡皮泥捏成不同形状，先后放入水中，发现有的漂浮在水面上，有的下沉．他们由此得出结论：浮力的大小与物体的形状有关．请指出他们实验方法的错误之处：没有控制橡皮泥浸入液体的体积相同．