有一小型艇是太阳能船只,由铺满船面550m2的光伏太阳能电池板提供工作能源,进行环球旅行.小游艇长31米

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(1)小艇空载时漂浮在水面上,根据漂浮的条件可知:

F浮=G艇=m艇g=8×103kg×9.8N/kg=7.84×104N;

∵船满载时的浮力:

F满载=G排水=m排水g=5.8×104kg×9.8N/kg=5.684×105N;

∴V排=

F满载

ρ海水g

=

5.684×105N

1.0×103kg/m3×9.8N/kg

=58m3.

(2)太阳光照射一天(日照时间为10h)可获得电能是:

W=Pt=100kW×10h=1000kW?h=3.6×109J;

∵Q放=W,Q放=mq,

∴m=

Q放

q

=

3.6×109J

3.0×107J/kg

=120kg.

(3)P′=P电×75%=40kW×75%=30kW=30000W,

∵P′=

W

t

=

Fs

t

=Fv,且v=8m/s,

∴牵引力:

F=

P′

v

=

30000W

8m/s

=3750N,

∵小艇匀速行驶,

∴f=F=3750N.

(4)小艇所受的阻力随着速度的变大而变大.

答:(1)这种小艇空载时漂浮在水面上受到浮力7.84×104N;满载时排水体积为58m3.

(2)如果每天阳光照射的时间是10h,获得的电能与完全燃烧120kg质量的焦炭释放的能量相当.

(3)若引擎的电能转化为机械能的效率为75%,试求用双引擎时,小艇受到的阻力为3750N.

(4)小艇所受的阻力随着速度的变大而变大.

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