Question

【題目】根據所學知識完成下列題目：
（1）如圖，是號稱”綠色節能“的路面減速裝置，當車輛駛過減速裝置時，該裝置會發電．這種高科技的“夜間交警”在幫助車輛減速的同時還能為交通指示起到供能作用．這些在斜坡上的減速裝置是由一種與路面齊平的墊板構成，在墊板里面有一系列類似于感應嵌板的物體．當有車輛經過路面時，路面下活動的嵌齒會使嵌板上下浮動，從而像一個小型發電機一樣產生電能．據估計，足夠穩定的車流量將會使節能裝置的發電功率達到10kW． ①該裝置的原理是什么？它工作過程中能量的轉化關系是把機械能轉化成什么能？
②該裝置在足夠穩定的車流量的情況下，工作8小時的發電量是多少度？
③如果該裝置在足夠穩定的車流量的情況下，工作8小時所獲得的機械能是1.44×109J，則該裝置的發電效率是多少？
（2）2000年8月12日，被號稱世界“噸位最大、武備最強”的俄羅斯“庫爾斯克號”核潛艇在巴倫支海域參加軍事演習時遇難，引起國際社會的普遍關注，對核潛艇的救援與打撈提出了許多方案．（海水密度近似取ρ=1.0×103kg/m3 ． g取10N/kg） ①救援方案之一，按海難救援國際慣例，讓潛水員從海面潛到遇難核潛艇，打開緊急逃生艙蓋．8月19日晚，挪威潛水員用時10分鐘從海面下潛到深106米的核潛艇處，打開了緊急逃生艙蓋．求潛水員下潛時的平均速度是多少米/分鐘？
②若艙蓋面積S=0.5m2 ， 則海水對艙蓋的壓力F約為多大？
③打撈方案之一，在潛艇周圍纏滿可充氣的負載量大的浮力袋，用增大浮力的辦法打撈．已知潛艇的質量m=1.4×107kg，若每只浮力袋充氣后的體積V0=10m3 ， 請估計需用這種浮力袋多少只：[提示：由于只是估算，所以粗略計算需用浮力袋的只數時，可以忽略充氣浮力袋的重力和核潛艇排開水的重力，而近似認為是充氣浮力袋所受的浮力來托起核潛艇的重力]
④試分析浮力袋充氣后，核潛艇在水中的運動情況．

Answer 1

【答案】
（1）①電磁感應；電能

②工作8小時的發電量W電=Pt=10kW×8h=80kWh=80度

答：工作8小時的發電量為80度

③W電=80kWh=80×3.6×106J=2.88×108J

該裝置的發電效率η= ×100%= ×100%=20%

答：該裝置的發電效率為20%

（2）①潛水員下潛時的平均速度v= =10.6m/min

答：潛水員下潛時的平均速度為10.6m/min．

②海水對艙蓋的壓強P=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×106m=1.06×106Pa

海水對艙蓋的壓力F=PS=1.06×106Pa×0.5m2=5.3×105N

答：海水對艙蓋的壓力為5.3×105N．

③根據提示，可以知道F浮=G潛

即：ρ水gV總=m潛g

所以，V總= =1.4×104m3

浮力袋的個數n= =1.4×103只

答：需要浮力袋的個數位1.4×103只．

④根據提示，忽略了充氣浮力袋的重力和核潛艇排開水的重力，即潛艇自身有很大的浮力，所以忽略了充氣浮力袋的重力和核潛艇排開水的重力，所以浮力袋充氣后，實際浮力遠遠大于潛艇重力，故潛艇會加速上浮

【解析】解：（1）①該裝置是一個小型發電機，其原理是：電磁感應現象．把機械能轉化為電能．
【考點精析】根據題目的已知條件，利用壓強的大小及其計算和物體的浮沉條件及其應用的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握壓強的計算公式及單位：公式：p =F/s ,p表示壓強，F表示壓力，S表示受力面積壓力的單位是 N，面積的單位是 m2, 壓強的單位是 N/m2,叫做帕斯卡，記作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡單位很小，一粒平放的西瓜子對水平面的壓強大約為20Pa）；物體的浮沉條件：浸沒在液體中的物體 F浮＞G 時上浮，F浮 = G 時懸浮，F浮 ＜G 時下沉．物體浮沉條件的應用舉例：（1）輪船（2）潛水艇（3）氣球（4）飛艇、熱氣（5）密度計（密度計的刻度是從上到下刻度變大，刻度不均勻，且刻度無單位．）．