Question

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8.0×10³W．若电池板吸收的太阳能只是用来提供漂浮房前进所需的能量，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，漂浮房受到的水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系图如图甲所示，漂浮房的运动速度v与时间t的关系图如图乙所示．

（1）分析可知，在整个运动过程中，漂浮房受到的阻力大小为______N．
（2）求漂浮房在匀速运动过程中，太阳能转化为机械能的效率为多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）根据速度和时间图象，判断漂浮房首先进行加速运动，然后进行匀速直线运动，根据匀速直线运动的物体受到平衡力作用，根据平衡力条件判断阻力大小．
（2）知道漂浮房进行匀速直线运动时的速度和牵引力求出功率，又知道运动时间求出有用功；
知道接收太阳能的功率和时间，求出总功；
根据机械效率公式求出机械效率．
解答：解：（1）由图乙知，漂浮房在第50～100s内速度不变，进行匀速直线运动，匀速直线运动的物体受到平衡力作用，漂浮房水平方向上受到的牵引力和阻力是平衡力是平衡力，大小相等，由甲图知，漂浮房在第50～100s内牵引力是8×10³N，所以阻力是8×10³N．
（2）漂浮房在50～100s内，
牵引力做功：W_有=Pt=Fvt=8×10³N×0.5m/s×50s=2×10⁵J，
接收太阳能为：W_总=8.0×10³W×50s=4×10⁵J，
太阳能转化为机械能的效率：η=×100%=×100%=50%．
答：（1）8×10³N；（2）漂浮房在匀速运动过程中，太阳能转化为机械能的效率为50%．
点评：对于求机械效率或已知机械效率时，利用机械效率公式，列出等式，求出未知量．这是这类型习题的思路．