Question

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

 

比较大的特性．
（2）太阳能电池板将太阳能转化为

 

能．若只用来给水加热时，电池板两极的电压为200V，加热电阻丝的电阻为15Ω，设电阻丝产生的电热全部转化为水的内能，则加热5min，水的内能增加了

 

J．
（3）有5位中学生从岸上进入漂浮房参观，则水对漂浮房的浮力约增加

 

N．
（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

 

N，太阳能转化为机械能的效率为

 

．

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）太阳能电池板是将太阳能转化为电能的装置，因电阻丝产生的电热全部转化为水的内能，利用电功的计算公式：w=UIt，先计算电流再计算电功．
（3）估计一个中学生质量为50kg，利用G=mg，计算即可．
（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）因电阻丝产生的电热全部转化为水的内能，所以由W=UIt=U

U

R

t= 

U2t

R

= 

(200v)2300s

15Ω

=8.0×105J
（3）估计一个中学生质量为50kg，则增加重力G=mg=5×50kg×10N/kg=2500N，
∵漂浮，∴F_浮=G，∴浮力也增加2500N．
（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=

P有用

P总

=

F×v

P

=

800N×2.5m/s

9.0×103w

=22.2%
故答案为：比热容，电，8.0×10⁵，2500，800，22.2%

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．