Question

（7分）科技人員設(shè)計(jì)出了一種可移動(dòng)式太陽(yáng)能水上漂浮房如下圖所示，它具有冬暖夏涼的優(yōu)點(diǎn)．表面安裝有太陽(yáng)能電池板，接收太陽(yáng)能的功率為1.6×104W，該漂浮房屋三角形建筑的主體結(jié)構(gòu)是中空的，三角形建筑外圍（即除去該面空洞）的面積為1.0×103m2，空氣密度約為1.2kg/m3，已知空氣動(dòng)能與空氣質(zhì)量成正比．1kg空氣在不同的速度（V）時(shí)的動(dòng)能（E）如下表所示．

⑴漂浮房冬暖夏涼，利用了水的 比較大的特性．

⑵由表格中數(shù)據(jù)可知，每kg空氣動(dòng)能（E）與速度（V）的關(guān)系表達(dá)式為E= ．

E（J）	2	8	18	32	50
V（m/s）	2	4	6	8	10

⑶漂浮房在平靜的水面沿直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力不變，水平方向的牽引力隨運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示，t=50s后，漂浮房以2.5m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，漂浮房受到的阻力大小為 N.

⑷若風(fēng)正好垂直于三角形表面吹入，當(dāng)風(fēng)速為8m/s時(shí),每秒鐘吹向三角形建筑的空氣體積是多少立方米？若煤的熱值3.2×107J/kg，那么當(dāng)風(fēng)速為8m/s時(shí)，漂浮房在1h內(nèi)獲得的風(fēng)能與完全燃燒多少千克的煤所產(chǎn)生的內(nèi)能相當(dāng)？

Answer 1

（1）比熱容 ；（2）（1/2 ）v2 ； （3）800 ； （4）8×103 m3 、 34.56kg

【解析】

試題分析：⑴漂浮房冬暖夏涼，利用了水的比熱容比較大的特性．由△t = Q /cm=可知，質(zhì)量和初溫都相同的不同物質(zhì)，吸收（或放出）相同的熱量，由于水的比熱容較大，溫度變化較小。

⑵由表格中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)速度成n倍變化時(shí)，動(dòng)能成n2倍變化。由此可知，每kg空氣動(dòng)能（E）與速度（v）的平方成正比，可設(shè)E=kv2,把數(shù)據(jù)代入解得k=1/2,所以，每kg空氣動(dòng)能（E）與速度（v）關(guān)系表達(dá)式為E=（1/2 ）v2．

⑶由圖可知，t=50s后，漂浮房以2.5m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的牽引力為800N，由二力平衡條件可知，漂浮房受到的阻力大小等于牽引力的大小為800N.

⑷若風(fēng)正好垂直于三角形表面吹入，當(dāng)風(fēng)速為8m/s時(shí),每秒鐘吹向三角形建筑的空氣體積是

V=S vt=1.0×103m2×8m/s×1s=8×103 m3；

那么當(dāng)風(fēng)速為8m/s時(shí)，漂浮房在1s內(nèi)獲得的風(fēng)能

E=（1/2 ）mv2=（1/2 ）ρV v2=（1/2 ）×1.2kg/m3×8×103 m3×(8m/s)2=3.072×105J.

漂浮房在1h內(nèi)獲得的風(fēng)能E/=3.072×105J×3600=1.10592×109J

若煤的熱值3.2×107J/kg，相當(dāng)于完全燃燒的煤的質(zhì)量是

m=Q/q=1.10592×109J /3.2×107J/kg=34.56kg。

考點(diǎn)：速度和熱量的有關(guān)計(jì)算