Question

14．如圖所示是行駛在太平洋中的排水量達(dá)6萬噸的太陽能貨輪，其頂部安裝了328片太陽能電池板，太陽能電池板提供的電量可以達(dá)到該船總用電量的10%左右，可以用來驅(qū)動(dòng)貨輪的推進(jìn)器、液壓設(shè)備和舵機(jī)．
（1）由于太平洋空氣清晰，在海面波濤反射下的陽光特別強(qiáng)烈，在太平洋上，太陽輻射強(qiáng)度為1.46kW•h/（h•m²），貨輪上的太陽能電池板的有效面積約為60m²，太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率為40%，則正常情況下，太陽能電池板一天（按8小時(shí)計(jì)）獲得的電能大約是多少？
（2）這輛貨輪滿載時(shí)在水面上勻速行駛，受到的阻力為船重的0.02倍，則貨輪受到的牽引力為多少牛頓？
（3）這輛貨輪卸貨后，船底受到水的壓強(qiáng)怎樣變化？說明理由．

Answer 1

分析 （1）利用太陽板的接收功率和面積，結(jié)合效率求出一天轉(zhuǎn)化獲得的電能；
（2）先求出其重力，因?yàn)閯蛩傩旭偅瑺恳�力等于阻力，根�?jù)阻力與重力關(guān)系求出阻力即可；
（3）將部分貨物卸下后，自重減小，但船仍漂浮，因浮力等于自重，可判斷受浮力變化情況，由此可知船底所處的深度變化，由液體壓強(qiáng)特點(diǎn)可知河水對船底壓強(qiáng)大小的變化情況．

解答 解：
（1）太陽能電池板能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率為40%，則轉(zhuǎn)換的電功率為：
W=40%×1.46kW•h/（h•m²）×60m²×8h=280.32kW•h；
（2）太陽能貨輪排水量6萬噸，由漂浮條件可得貨輪的重力為：
G=F_浮=G_排=m_排g=6×10⁴×10³kg×10N/kg=6×10⁸N，
貨輪滿載時(shí)在水面上勻速行駛，受到的阻力為船重的0.02倍，
則牽引力等于阻力，故F=f=0.02G=0.02×6×10⁸N=1.2×10⁷N；
（3）貨輪卸貨后，船仍漂浮，受到的浮力等于自重，因?yàn)樽灾販p小，所以船受到的浮力減��；
由F_浮=ρ_水gV_排可知，船受到的浮力減小，V_排減小，船將上浮一些，船底所處的深度h減小，由p=ρgh，可得水對船底壓強(qiáng)將變�。�
答：（1）正常情況下，太陽能電池板一天獲得的電能大約是280.32kW•h；
（2）這輛貨輪滿載時(shí)在水面上勻速行駛，貨輪受到的牽引力為1.2×10⁷N；
（3）貨輪卸貨后，船底受到水的壓強(qiáng)變��；因?yàn)樾敦浐蟠�受浮力減小，排開水的體積變小，船底深度減小，由p=ρgh可知水對船底壓強(qiáng)將變�。�

點(diǎn)評 本題以太陽能貨輪為背景考查了能量轉(zhuǎn)化的計(jì)算、重力計(jì)算、平衡力以及漂浮條件和液體壓強(qiáng)公式的應(yīng)用，考查的知識點(diǎn)多，但難度不算大．