Question

20．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．某可移动式太阳能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9.0×10³W，能为该房供应热水和在水上移动等提供能量．

（1）漂浮房冬暖夏凉，利用了水的比热容比较大的特性．
（2）若现有5位中学生从岸上进入漂浮房参观，则漂浮房受到的浮力将A．
A．变大    　　B．不变    　C．变小      D．无法确定
（3）如图甲和乙是小明在离漂浮房远近不同的地方先后拍摄到的两张照片，从照片可以看出，小明是在远离漂浮房（选填“靠近”或“远离”）．
（4）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的变化关系如图丙所示，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：
①漂浮房受到的阻力大小为多少？
②太阳能转化为机械能的效率为多少？

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）凸透镜成实像的规律是物体离凸透镜越近，像离凸透镜越远，像也越大．根据凸透镜成像规律，观察摄像头所拍摄照片的变化可判断那个汽车相对于摄像头的距离变化．
（4）由图可以看出t=50s后，漂浮房受到的阻力大小为800N，利用机械效率公式计算即可

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，
因为漂浮，所以F_浮=G，所以浮力也增加2500N．
（3）如图甲和乙是小明在离漂浮房远近不同的地方先后拍摄到的两张照片，从照片可以看出，小明是在远离漂浮房，其漂浮房变小；
（4）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=$\frac{{P}_{有用}}{{P}_{总}}$=$\frac{F×v}{P}$×100%=$\frac{800N×2.5m/s}{9.0×1{0}^{3}W}$×100%=22.2%：
故答案为：（1）比热容；（2）A；（3）远离；
（4）①漂浮房受到的阻力大小为800N；
②太阳能转化为机械能的效率为22.2%．

点评 这是物理卷的最后一题，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、比热容、机械效率及运动学的知识，并且还以一个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的同时，还要对日常生活有所经验，比如对中学生体重的估计．