12.(2017?德州第25.题)图1是一艘完全依靠太阳能驱动的船,该船长30米,宽15米,排水量60吨,船的表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为1.6×105W,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,太阳能船收到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图2甲所示,船的运动速度v随时间t的变化关系如图2乙所示.(g取10N/kg)
求:
(1)满载时太阳能船受到的浮力; (2)第50s到第100s内牵引力做的功;
(3)第50s到第100s的运动过程中,太阳能船的效率.
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【考点】8P:浮力大小的计算;E6:能量利用效率;EC:功的计算.
【分析】(1)知道太阳能船的排水量,根据阿基米德原理F浮=G排=m排g求出满载时受到的浮力;
(2)第50s到第100s内,由图甲可知牵引力的大小,由图乙可知船的速度,根据s=vt求出船行驶的距离,根据W=Fs
求出牵引力做的功;
(3)知道太阳能电池板接收太阳能的功率,根据E=Pt求出接收到的太阳能,利用η=
×100%求出太阳能船的效率.
【解答】解:(1)满载时太阳能船受到的浮力: F3×10N/kg=6×105浮=G排=m排g=60×10kgN; (2)第50s到第100s内,由图甲可知牵引力F=8×104
N,由图乙可知船匀速行驶的速度v=0.5m/s,
由v=可得,船行驶的距离: s=vt=0.5m/s×50s=25m,
第50s到第100s内牵引力做的功: W=Fs=8×104N×25m=2×106
J; (3)由题可知,太阳能电池板接收太阳能的功率为1.6×105
W,
则第50s到第100s的运动过程中,太阳能电池板接收到的太阳能: E=Pt=1.6×105W×50s=8×106J, 则太阳能船的效率:η=
×100%=
×100%=25%.
答:(1)满载时太阳能船受到的浮力为6×105
N;
(2)第50s到第100s内牵引力做的功为2×106
J;
(3)第50s到第100s的运动过程中,太阳能船的效率为25%.
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13.(2017?聊城)(8分)如图所示,水平地面上有一底面积为1.5 0×l0-2m2的圆柱形容器,容器中水深40cm,一个边长为10cm的正方体物块通过一根细线与容器底部相连,细线受到的拉力为4N。
(g= 10N/kg)求:
(1)此时容器底受到水的压强和压力。 (2)此时物块受到的浮力和物块的质量。 (3)细线剪断后,物块静止时浸入水中的体积。
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