Question

【题目】如图1所示的是一艘依靠太阳能驱动的船，该船长30m，宽15m，满载时排水量为80 t，船的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为2.0×105W，若接收的太阳能只用来驱动船前进。在一次航行中从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图2所示，船的运动速度v随时间t的变化关系如图3所示。（g取10 N/kg）求：

(1)太阳能船从河流驶入海洋时，船受到的浮力大小将___（选填“变大”“变小”或“保持不变”），船体会______（选填“上浮一些”“ 下沉一些"或“保持不变”）；

(2)太阳能船满载时受到的浮力______；

(3)太阳能船匀速行驶的50s内牵引力做的功______；

(4)太阳能船匀速行驶的过程中太阳能船的效率______。

Answer 1

【答案】保持不变 上浮一些 8×105 N 2×106J 20%

【解析】

(1)[1][2]太阳能船从河流驶入海洋时，处于漂浮状态，受到河水和海水的浮力都等于轮船受到的重力，浮力保持不变，海水的密度大于河水的密度，由F浮=ρ液gV排可知，船排开水的的体积变小，上浮一些。

(2)[3]满载时太阳能船受到的浮力

F浮=G排=m排g=80×103kg×10N/kg= 8×105 N

(3)[4]由图3可知第50 s到第100 s内船匀速行驶且速度v=0.5m/s，由图2可知第50 s到第100s内牵引力F牵=8×104N，船行驶的距离

s=vt=0.5m/s×50s=25m

第50s到100s内牵引力做的功

W=F牵s=8×104N×25 m=2×106J

(4)[5]由题可知，太阳能电池板接收太阳能的功率为2.0×105 W，则第50s到第100s内船匀速行驶的过程中，太阳能电池板接收到的太阳能

E=Pt=2.0×105 W×50s=1×107 J

太阳能船的效率