Question

2010年世博會期間，上海黃浦江上將出現由無錫尚德公司投資、702所設計和制造的“尚德國盛號”太陽能游船，如圖所示．高高揚起的風帆由太陽能電池板拼裝而成．太陽能電池板的面積為50m²．整艘船共有雙層甲板，下層容納150位旅客，上層可容納20位旅客．該船是國內第一艘采用太陽能、鋰電池及柴油機組多種能源混合供電的船舶，在不同的日照情況下，船體行駛所使用的動力可通過計算機在太陽能和柴油機組間進行自動調配，節省電力和減排均達到30%以上，最高可100%使用太陽能．
（1）如果該船滿載乘客從東海駛入黃浦江，它所受到的浮力______（選填“變小”、“不變”或“變大”），到達港口后，若全體乘客下船，則船受到的浮力將______（選填“變小”、“不變”或“變大”）．
（2）當該船完全使用太陽能在水中行駛時，其中的能量轉化情況是______：
A．電能→太陽能→機械能                 B．太陽能→電能→機械能
C．化學能→太陽能→機械能               D．太陽能→內能→機械能
（3）如果太陽光照射到太陽能電池板時的輻射功率為2000J/（每秒鐘輻射在每平方米上的光能為2000J），太陽能電池光電轉換效率為50%，則該船每分鐘獲得______J的電能；該船利用太陽能持續工作5小時至少可以節省______柴油？（柴油的熱值q=4.3×10⁷J/kg）

Answer 1

【答案】分析：（1）船滿載乘客從東海駛入黃浦江，都是漂浮，根據物體的漂浮條件確定受到的浮力變化情況；到達港口后，若全體乘客下船，自重減小，根據漂浮條件判斷受浮力大小變化；
（2）太陽能電池，是將太陽能轉化為電能，再轉化為機械能，使船前行；
（3）知道太陽能電池板的面積、太陽光照射到太陽能電池板時的輻射功率、太陽能電池光電轉換效率，可求該船每分鐘獲得的電能W_電；求出5h獲得的電能W，由題知Q_放=W，而Q_放=mq，據此求可以節省柴油的質量．
解答：解：（1）船滿載乘客從東海駛入黃浦江，都是漂浮，受到的浮力都等于船和乘客總重，受到的浮力不變；
若全體乘客下船，自重減小，船仍漂浮，船受到的浮力變小；
（2）太陽能電池，是將太陽能轉化為電能，再轉化為機械能，使船前行，故B正確；
（3）該船每分鐘獲得的電能：
W_電=2000J/（s?m²）×50m²×60s×50%=3×10⁶J，
該船5h獲得的電能：
W=3×10⁶J×5×60=9×10⁸J，
由題知，Q_放=W，
∵Q_放=mq，
∴可以節省柴油的質量：
m==≈20.93kg．
故答案為：（1）不變；變小；（2）B；（3）3×10⁶；20.93kg．
點評：本題考查了學生對物體的漂浮條件、阿基米德原理、電能的計算公式的掌握和運用，知識點多、綜合性強，通過做題加強了學生的環保意識，屬于難題．