Question

【题目】根据所学知识完成下列题目：
（1）如图，是号称”绿色节能“的路面减速装置，当车辆驶过减速装置时，该装置会发电．这种高科技的“夜间交警”在帮助车辆减速的同时还能为交通指示起到供能作用．这些在斜坡上的减速装置是由一种与路面齐平的垫板构成，在垫板里面有一系列类似于感应嵌板的物体．当有车辆经过路面时，路面下活动的嵌齿会使嵌板上下浮动，从而像一个小型发电机一样产生电能．据估计，足够稳定的车流量将会使节能装置的发电功率达到10kW． ①该装置的原理是什么？它工作过程中能量的转化关系是把机械能转化成什么能？
②该装置在足够稳定的车流量的情况下，工作8小时的发电量是多少度？
③如果该装置在足够稳定的车流量的情况下，工作8小时所获得的机械能是1.44×109J，则该装置的发电效率是多少？
（2）2000年8月12日，被号称世界“吨位最大、武备最强”的俄罗斯“库尔斯克号”核潜艇在巴伦支海域参加军事演习时遇难，引起国际社会的普遍关注，对核潜艇的救援与打捞提出了许多方案．（海水密度近似取ρ=1.0×103kg/m3 ． g取10N/kg） ①救援方案之一，按海难救援国际惯例，让潜水员从海面潜到遇难核潜艇，打开紧急逃生舱盖．8月19日晚，挪威潜水员用时10分钟从海面下潜到深106米的核潜艇处，打开了紧急逃生舱盖．求潜水员下潜时的平均速度是多少米/分钟？
②若舱盖面积S=0.5m2 ， 则海水对舱盖的压力F约为多大？
③打捞方案之一，在潜艇周围缠满可充气的负载量大的浮力袋，用增大浮力的办法打捞．已知潜艇的质量m=1.4×107kg，若每只浮力袋充气后的体积V0=10m3 ， 请估计需用这种浮力袋多少只：[提示：由于只是估算，所以粗略计算需用浮力袋的只数时，可以忽略充气浮力袋的重力和核潜艇排开水的重力，而近似认为是充气浮力袋所受的浮力来托起核潜艇的重力]
④试分析浮力袋充气后，核潜艇在水中的运动情况．

Answer 1

【答案】
（1）①电磁感应；电能

②工作8小时的发电量W电=Pt=10kW×8h=80kWh=80度

答：工作8小时的发电量为80度

③W电=80kWh=80×3.6×106J=2.88×108J

该装置的发电效率η= ×100%= ×100%=20%

答：该装置的发电效率为20%

（2）①潜水员下潜时的平均速度v= =10.6m/min

答：潜水员下潜时的平均速度为10.6m/min．

②海水对舱盖的压强P=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×106m=1.06×106Pa

海水对舱盖的压力F=PS=1.06×106Pa×0.5m2=5.3×105N

答：海水对舱盖的压力为5.3×105N．

③根据提示，可以知道F浮=G潜

即：ρ水gV总=m潜g

所以，V总= =1.4×104m3

浮力袋的个数n= =1.4×103只

答：需要浮力袋的个数位1.4×103只．

④根据提示，忽略了充气浮力袋的重力和核潜艇排开水的重力，即潜艇自身有很大的浮力，所以忽略了充气浮力袋的重力和核潜艇排开水的重力，所以浮力袋充气后，实际浮力远远大于潜艇重力，故潜艇会加速上浮

【解析】解：（1）①该装置是一个小型发电机，其原理是：电磁感应现象．把机械能转化为电能．
【考点精析】根据题目的已知条件，利用压强的大小及其计算和物体的浮沉条件及其应用的相关知识可以得到问题的答案，需要掌握压强的计算公式及单位：公式：p =F/s ,p表示压强，F表示压力，S表示受力面积压力的单位是 N，面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡，记作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡单位很小，一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa）；物体的浮沉条件：浸没在液体中的物体 F浮＞G 时上浮，F浮 = G 时悬浮，F浮 ＜G 时下沉．物体浮沉条件的应用举例：（1）轮船（2）潜水艇（3）气球（4）飞艇、热气（5）密度计（密度计的刻度是从上到下刻度变大，刻度不均匀，且刻度无单位．）．