Question

【题目】如图所示的新型小艇，由铺满船面的光伏太阳能板提供工作能源，依赖太阳能进行环球旅行．

小艇上太阳能光伏板面积约为500m2，在阳光的照射下，通过太阳能板可以获得100kW的电量．

这种小艇有两个相同的引擎，仅需20kW的电量驱动单引擎，就能以18km/h的速度匀速行驶．用40kW的电量驱动双引擎，小艇匀速行驶的速度高达30km/h．

这种小艇采用密度较小，硬度大的新型材料制造，自重仅为9×104N，满载的排水量为60t．

（1）太阳能光伏板工作时，是________能转化为_________能．

（2）这种小艇满载漂浮在海面上时，受到浮力是_________N．空载漂浮在海面上，排开海水的体积是_________m3．（海水的密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）

（3）如果每天阳光照射太阳能电池板的时间为10h，获得的电能约为____________kW·h．这些电能相当于完全燃烧_______kg的焦炭释放的能量．（焦炭的热值取3.0×107J）

（4）若引擎的电能转化为机械能的效率为80%．试求用20kW的电量驱动单引擎时，小艇受到的阻力为__________N．

Answer 1

【答案】 太阳（或光） 电 6×105 9 1000 120 3200N

【解析】（1）太阳能电池在工作时，消耗光能产生电能，故是将光能转化为电能的装置；

（2）∵G排=m排g=6×104kg×10N/kg=6×105N

据阿基米德原理知，此时船满载时受浮力：

F浮=G排=6×105N；

当空载时，由于轮船漂浮

F浮=G船=ρgV排=9×104N

故．

（3）太阳光照射一天（日照时间为10h）可获得电能是W=Pt=100kW×10h=1000kWh=3.6×109J

据公式Q=mq可得；

（4）P′=P电×80%=20kW×80%=16000W， ，且v=18km/h=5m/s

∴牵引力： ，

∵汽车匀速行驶，

∴f=F=3200N．

（5）小艇所受的阻力随着速度的变大而变大．

答：（1）太阳能电池是将光能转化为电能的装置；

（2）这种小艇满载漂浮在海面上时，受到的浮力是=6×105N．空载漂浮在海面上，排开海水的体积是9m3；

（3）获得的电能约为 1000kWh，合 3.6×109J．这些电能相当于完全燃烧120kg的焦炭释放的能量；

（4）小艇受到的阻力是3200N；（5）小艇所受的阻力随着速度的变大而变大．