Question

【題目】如圖所示的新型小艇，由鋪滿船面的光伏太陽能板提供工作能源，依賴太陽能進行環球旅行．

小艇上太陽能光伏板面積約為500m2，在陽光的照射下，通過太陽能板可以獲得100kW的電量．

這種小艇有兩個相同的引擎，僅需20kW的電量驅動單引擎，就能以18km/h的速度勻速行駛．用40kW的電量驅動雙引擎，小艇勻速行駛的速度高達30km/h．

這種小艇采用密度較小，硬度大的新型材料制造，自重僅為9×104N，滿載的排水量為60t．

（1）太陽能光伏板工作時，是________能轉化為_________能．

（2）這種小艇滿載漂浮在海面上時，受到浮力是_________N．空載漂浮在海面上，排開海水的體積是_________m3．（海水的密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）

（3）如果每天陽光照射太陽能電池板的時間為10h，獲得的電能約為____________kW·h．這些電能相當于完全燃燒_______kg的焦炭釋放的能量．（焦炭的熱值取3.0×107J）

（4）若引擎的電能轉化為機械能的效率為80%．試求用20kW的電量驅動單引擎時，小艇受到的阻力為__________N．

Answer 1

【答案】 太陽（或光） 電 6×105 9 1000 120 3200N

【解析】（1）太陽能電池在工作時，消耗光能產生電能，故是將光能轉化為電能的裝置；

（2）∵G排=m排g=6×104kg×10N/kg=6×105N

據阿基米德原理知，此時船滿載時受浮力：

F浮=G排=6×105N；

當空載時，由于輪船漂浮

F浮=G船=ρgV排=9×104N

故．

（3）太陽光照射一天（日照時間為10h）可獲得電能是W=Pt=100kW×10h=1000kWh=3.6×109J

據公式Q=mq可得；

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

∴牽引力： ，

∵汽車勻速行駛，

∴f=F=3200N．

（5）小艇所受的阻力隨著速度的變大而變大．

答：（1）太陽能電池是將光能轉化為電能的裝置；

（2）這種小艇滿載漂浮在海面上時，受到的浮力是=6×105N．空載漂浮在海面上，排開海水的體積是9m3；

（3）獲得的電能約為 1000kWh，合 3.6×109J．這些電能相當于完全燃燒120kg的焦炭釋放的能量；

（4）小艇受到的阻力是3200N；（5）小艇所受的阻力隨著速度的變大而變大．