Question

17．若全球持續(xù)變暖，可能面臨大量物種消失、能源危機及海平面上升等問題．科學(xué)家設(shè)計了一種“水上漂浮房”來應(yīng)對這種變化．“水上漂浮房”是由可回收的木材、金屬、塑料、布和其他材料做成，總質(zhì)量1000t．這種浮房設(shè)有立體農(nóng)業(yè)園，內(nèi)有肥沃土壤，種有蔬菜，養(yǎng)有家禽等，所需電能由太陽能電池板和風力發(fā)電機提供．
（1）靜止在水面上的“水上漂浮房”排開水的體積是1000m³．
（2）根據(jù)發(fā)電機工作的原理，推測風力發(fā)電機內(nèi)部必備的組成是電磁體和線圈．
（3）“漂浮房”上某太陽能路燈，白天兩塊總面積0.25m²太陽能電池板經(jīng)光照給蓄電池充電，夜晚供一盞“12V，20W”LED燈照明．若該地太陽光照射地面的功率為800J/（m²•s），太陽能電池的效率為15%，則太陽能電池板光照8小時，可供一盞“12V，20W”LED燈照明12小時．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)物體漂浮的條件和G=mg求出受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理求出排開水的體積．
（2）發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)：電磁鐵、線圈、
（3）太陽能轉(zhuǎn)換效率15%即：15%P_太=P_電，由此計算0.25m²范圍內(nèi)太陽能電池板8h所接受太陽輻射的太陽能轉(zhuǎn)化成的電能，根據(jù)W=Pt算出照明時間．

解答 解：（1）水上漂浮房處于漂浮狀態(tài)，
所以受到的浮力：
F_浮=G=mg=1000×10³kg×10N/kg=10⁷N，
排開水的體積：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1{0}^{7}N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1000m³．
（2）發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)：定子（電磁鐵）、轉(zhuǎn)子（線圈），故風力發(fā)電機內(nèi)部必備的組成是電磁體和線圈；
（3）0.25m²范圍內(nèi)太陽能電池板8h所接受太陽輻射的太陽能轉(zhuǎn)化成的電能：
W=Pt=800J/（m²•s）×0.25m²×8×3600s×15%=8.64×10⁵J；
可供一盞“12V，20W”LED燈照明的時間：t′=$\frac{W}{{P}^{′}}$=$\frac{8.64×1{0}^{5}J}{20W}$=43200s=12h．
故答案為：（1）1000；（2）線圈；（3）12．

點評 本題考查了阿基米德原理、發(fā)電機的結(jié)構(gòu)、電能、電功率等公式的應(yīng)用，題目情景較新穎，有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，是一道好題．