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如图所示的新型小艇,由铺满船面的光伏太阳能电池板提供工作能源,依赖太阳能进行环球...

如图所示的新型小艇,由铺满船面的光伏太阳能电池板提供工作能源,依赖太阳能进行环球旅行.小艇上太阳能光电板面积约为500cm2,在阳光的照射下,通过太阳能板可以获得100kW的功率.这种小艇有两个相同的引擎,仅需20kW的牵引功率就能驱动单引擎,使小艇以18km/h的速度匀速行驶.用40kW的牵引功率驱动双引擎,能使小艇匀速行驶的速度高达30km/h.这种小艇采用密度较小,硬度大的新型材料制造,自重仅为9×104N,满载的排水量为60t.
(1)求这种小艇满载漂浮在海面上时,受到的浮力F1和空载漂浮在海面上,排开海水的体积V2
(海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(2)若引擎的电能转化为机械能的效率为80%,试求用20kW的电功率驱动单引擎时,小艇受到的阻力大小.

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(1)轮船排水量是指满载时排开水的质量,求出排开水重,利用漂浮条件求轮船满载和空载时所受浮力;根据公式F浮=ρgV排的变形式可求排开水的体积; (2)知道电能转化为机械能的效率,可求电能转化为机械能的有用功率,再利用P===Fv求牵引力大小,进而根据二力平衡的条件求阻力大小. 【解析】 (1)船满载时的浮力F1=G排水=m排水g=6×104kg×10N/kg=6×105N; 因漂浮在海面上,小艇空载时受到的浮力就等于小艇的重力,因此,F空载=G=9×104N, 所以,V排===9m3. (2)P′=P电×80%=20kW×0.8%=16000W, P′===Fv,且V=18km/h=5m/s ∴牵引力: F===3200N, ∵小艇匀速行驶, ∴f=F=3200N. 答:(1)这种小艇满载漂浮在海面上时,受到的浮力F1为6×105N;空载漂浮在海面上,排开海水的体积V2为9m3; (2)小艇受到的阻力大小3200N.
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考点分析:
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(1)电阻R1两端的电压U1
(2)变阻器连入电路中的电阻R2
(3)用15Ω的定值电阻R3替换电阻R1,移动变阻器滑片P使电流表达到满刻度时,求出变阻器R2所消耗的电功率P2'.

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按照题目要求作图:
(1)在图甲中作出:①水桶M所受重力的示意图,②以O为支点,力F的力臂L.
(2)如图乙所示,一直角三棱镜顶角为30°,一束光垂直AB边入射,从AC边又射入空气中,请画出在AC边折射光线的大致位置,并标出折射角β.
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(2)实验中,当电压表示数为    V,小灯泡正常发光,此时电流表的指针如图(b)所示为    A,小灯泡的额定功率为    W.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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