Question

14．科技人員設計了一種可移動式太陽能水上漂浮房，它具有冬暖夏涼的優點，不僅為人們到海濱旅游提供了方便，而且節約了能源、減少了對環境的污染．某可移動式水上漂浮房的屋頂安裝了太陽能電池板，接收太陽能的功率為P₀千瓦，漂浮房在平靜的水面上沿直線運動，運動過程中受到的阻力不變，從某一時刻開始，漂浮房受到水平方向的牽引力F隨運動時間t的變化關系如圖甲所示，漂浮房的運動速度v與時間t的關系如圖乙所示．
請完成如下分析和計算：

（1）漂浮房冬暖夏涼，利用了水的比熱容比較大的特性．
（2）若有5位中學生（每位中學生按照50kg計算）從岸上進入漂浮房參觀，則水對漂浮房的浮力增加多少．
（3）請分析說明在整個運動過程中，漂浮房受到的阻力是多大？

Answer 1

分析 （1）因水的比熱容最大，所以在質量或溫度變化量相同情況下吸收或放出的熱量多，溫度變化小，即達到冬暖夏涼．
（2）估計一個中學生質量為50kg，利用G=mg，計算即可．
（3）漂浮房在平靜的水面上沿直線運動，運動過程中受到的阻力不變，根據乙圖象可以看出在t₁-t₂時間段內，做的是勻速直線運動，受的阻力和牽引力是一對平衡力，大小相等，由甲圖象讀出此時的牽引力即可求出答案．

解答 解：（1）在相同情況下（質量或溫度變化量）比熱容大的物質吸收或放出的熱量多，溫度變化小，即達到冬暖夏涼，所以利用的是水的比熱容大的特性；
（2）估計一個中學生質量為50kg，則增加重力G=mg=5×50kg×10N/kg=2500N，
由于處于漂浮，則F_浮=G_房，所以，△F_浮=G=2500N．
（3）根據乙圖象可以看出在t₁-t₂時間段內，做的是勻速直線運動，受的阻力和牽引力是一對平衡力，大小相等，結合甲圖象讀出t₁-t₂時間段內的牽引力為F₂，所以此時漂浮房受到的阻力f=F₂，漂浮房在運動過程中受到的阻力不變，所以在整個運動過程中，漂浮房受到的阻力是F₂．
答：（1）比熱容；
（2）水對漂浮房的浮力增加2500N；
（3）漂浮房受到的阻力是F₂．

點評 此題綜合性比較強，通過一個漂浮房的設計，涵蓋了有關浮力、電學、能的轉化、效率及運動學的知識，并且還有一個F-t圖象，增加了題目的難度，要求學生對所涉及的知識點充分掌握和應用，還要對日常生活有所經驗，比如對中學生體重的估計，一般作為最后一題出現．