Question

科技人員設(shè)計(jì)了一種可移動(dòng)式太陽能水上漂浮房，它具有冬暖夏涼的優(yōu)點(diǎn)，不僅為人們到海濱旅游提供了方便，而且節(jié)約了能源、減少了對(duì)環(huán)境的污染．某可移動(dòng)式太陽能水上漂浮房的屋頂安裝了太陽能電池板，接收太陽能的功率為9.0×10³W，能為該房供應(yīng)熱水和在水上移動(dòng)等提供能量．
（1）漂浮房冬暖夏涼，利用了水的

 

比較大的特性．
（2）太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為

 

能．若只用來給水加熱時(shí)，電池板兩極的電壓為200V，加熱電阻絲的電阻為15Ω，設(shè)電阻絲產(chǎn)生的電熱全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，則加熱5min，水的內(nèi)能增加了

 

J．
（3）有5位中學(xué)生從岸上進(jìn)入漂浮房參觀，則水對(duì)漂浮房的浮力約增加

 

N．
（4）若電池板吸收的太陽能只用來提供推動(dòng)漂浮房前進(jìn)所需的能量，漂浮房在平靜的水面上以恒定功率沿直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力不變．從某一時(shí)刻開始，漂浮房受到水平方向的牽引力F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，太陽能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為

 

．

Answer 1

分析：（1）因水的比熱容最大，所以在質(zhì)量或溫度變化量相同情況下吸收或放出的熱量多，溫度變化小，即達(dá)到冬暖夏涼．
（2）太陽能電池板是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，因電阻絲產(chǎn)生的電熱全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，利用電功的計(jì)算公式：w=UIt，先計(jì)算電流再計(jì)算電功．
（3）估計(jì)一個(gè)中學(xué)生質(zhì)量為50kg，利用G=mg，計(jì)算即可．
（4）由圖可以看出t=50s后，漂浮房受到的阻力大小為800N，利用機(jī)械效率公式計(jì)算即可．

解答：解：（1）在相同情況下（質(zhì)量或溫度變化量）比熱容大的物質(zhì)吸收或放出的熱量多，溫度變化小，即達(dá)到冬暖夏涼，所以利用的是水的比熱容大的特性
（2）因電阻絲產(chǎn)生的電熱全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，所以由W=UIt=U

U

R

t= 

U2t

R

= 

(200v)2300s

15Ω

=8.0×105J
（3）估計(jì)一個(gè)中學(xué)生質(zhì)量為50kg，則增加重力G=mg=5×50kg×10N/kg=2500N，
∵漂浮，∴F_浮=G，∴浮力也增加2500N．
（4）由圖可以看出t=50s后，漂浮房受到的阻力大小為800N，
太陽能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為：η=

P有用

P總

=

F×v

P

=

800N×2.5m/s

9.0×103w

=22.2%
故答案為：比熱容，電，8.0×10⁵，2500，800，22.2%

點(diǎn)評(píng)：這是物理卷的最后一題，綜合性比較強(qiáng)．通過一個(gè)漂浮房的設(shè)計(jì)，涵蓋了有關(guān)浮力、電學(xué)、能的轉(zhuǎn)化、比熱容、機(jī)械效率及運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)，并且還以一個(gè)F-T圖象，增加了題目的難度．要求學(xué)生對(duì)所涉及的知識(shí)點(diǎn)充分掌握的同時(shí)，還要對(duì)日常生活有所經(jīng)驗(yàn)，比如對(duì)中學(xué)生體重的估計(jì)．