Question

19．科技人员设计了一种可移动式太阳能水上漂浮房，并在漂浮房的屋顶安装了太阳能电池板，接收太阳能的功率为9.0×10³W，能为该房供应热水和在水上移动等提供能量．
（1）有5位中学生（每人体重约50kg）从岸上进入漂浮房参观，则水对漂浮房的浮力约增加了多少？
（2）若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮房前进所需的能量，漂浮房在平静的水面上以恒定功率沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变．从某一时刻开始，漂浮房受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如图所示，t=50s后，漂浮房以2.5m/s的速度做匀速直线运动．则在整个运动过程中，漂浮房受到的阻力大小为多少？太阳能转化为机械能的效率为多少？

Answer 1

分析 （1）估计一个中学生质量为50kg，利用G=mg，利用状态漂浮，计算即可．
（2）太阳能转化为机械能的效率等于机械能和太阳能的百分比，将数据代入效率公式计算即可．

解答 解：（1）估计一个中学生质量为50kg，则增加重力G=mg=5×50kg×10N/kg=2500N，
因为漂浮，所以F_浮=G，故浮力也增加2500N；
（2）由图可以看出t=50s后，漂浮房受到的阻力大小为800N，
太阳能转化为机械能的效率为：η=$\frac{{P}_{有用}}{{P}_{总}}$=$\frac{Fv}{P}$=$\frac{800N×2.5m/s}{9.0×1{0}^{3}W}$×100%≈22.2%
答：（1）水对漂浮房的浮力约增加了2500N；（2）在整个运动过程中，漂浮房受到的阻力大小为800N；太阳能转化为机械能的效率为22.2%．

点评 此题综合性比较强，通过一个漂浮房的设计，涵盖了有关浮力、能的转化、效率及运动学的知识，并且还有一个F-t图象，增加了题目的难度，要求学生对所涉及的知识点充分掌握和应用．