Question

14．科技人员设计了一种可移动式太阳能水上漂浮房，它具有冬暖夏凉的优点，不仅为人们到海滨旅游提供了方便，而且节约了能源、减少了对环境的污染．某可移动式水上漂浮房的屋顶安装了太阳能电池板，接收太阳能的功率为P₀千瓦，漂浮房在平静的水面上沿直线运动，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的变化关系如图甲所示，漂浮房的运动速度v与时间t的关系如图乙所示．
请完成如下分析和计算：

（1）漂浮房冬暖夏凉，利用了水的比热容比较大的特性．
（2）若有5位中学生（每位中学生按照50kg计算）从岸上进入漂浮房参观，则水对漂浮房的浮力增加多少．
（3）请分析说明在整个运动过程中，漂浮房受到的阻力是多大？

Answer 1

分析 （1）因水的比热容最大，所以在质量或温度变化量相同情况下吸收或放出的热量多，温度变化小，即达到冬暖夏凉．
（2）估计一个中学生质量为50kg，利用G=mg，计算即可．
（3）漂浮房在平静的水面上沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变，根据乙图象可以看出在t₁-t₂时间段内，做的是匀速直线运动，受的阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，由甲图象读出此时的牵引力即可求出答案．

解答 解：（1）在相同情况下（质量或温度变化量）比热容大的物质吸收或放出的热量多，温度变化小，即达到冬暖夏凉，所以利用的是水的比热容大的特性；
（2）估计一个中学生质量为50kg，则增加重力G=mg=5×50kg×10N/kg=2500N，
由于处于漂浮，则F_浮=G_房，所以，△F_浮=G=2500N．
（3）根据乙图象可以看出在t₁-t₂时间段内，做的是匀速直线运动，受的阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，结合甲图象读出t₁-t₂时间段内的牵引力为F₂，所以此时漂浮房受到的阻力f=F₂，漂浮房在运动过程中受到的阻力不变，所以在整个运动过程中，漂浮房受到的阻力是F₂．
答：（1）比热容；
（2）水对漂浮房的浮力增加2500N；
（3）漂浮房受到的阻力是F₂．

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、电学、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，还要对日常生活有所经验，比如对中学生体重的估计，一般作为最后一题出现．