题文

美国建筑师设计出了一种能漂浮在水中的城市（如图1所示），漂浮城市装有动力装置，可以移动．该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的，强风能从中通过，可以确保当飓风来临时，把飓风对建筑的破坏降至最低．该漂浮城市可容纳多达4万居民．酒店、商店等只要是普通城市有的，这里都一应俱全．漂浮城市的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为8.0×108W，请回答下列问题： （1）若漂浮城市静止漂浮在水面上，则以下说法中不正确的是______． A．以岸边为参照物，漂浮城市是静止的 B..以空中飞过的飞机为参照物，漂浮城市是运动的 C．漂浮城市受到的是平衡力    D．当居民增加时漂浮城市受到的浮力不变 （2）若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量，漂浮城市在平静的水面上沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变．从某一时刻开始，漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如图2甲所示，漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如图2乙所示．漂浮城市运动 从第50s到100s内牵引力做的功为多少？ （3）漂浮城市在匀速运动过程中，太阳能转化为机械能的效率为多少？ （4）请说出一条人类建造使用漂浮城市的好处．

题型：问答题  难度：中档

答案

（1）A、静止在水面上的漂浮城市相对于岸边位置没有发生变化，所以它是静止的．故A的说法是正确的． B、相对于空中飞过的飞机，其位置在不断的发生变化，所以它是运动的．故B的说法是正确的． C、平衡状态是一种平衡状态，所以处于静止状态的漂浮城市受到的力是平衡力．故C的说法是正确的． D、城市始终漂浮在水面上，受到的重力和浮力始终相等，当人员增加时，重力增大，所以浮力也增大．故D的说法错误，符合题意． 故选D． （2）由图象可知，第50s到100s内牵引力：F=8×108 N， 第50s到100s内城市通过的距离：S=vt=0.5m/s×50s=25m， 所以牵引力做的功：W=FS=8×108 N×25m=2×1010J （3）在50s内，接收的太阳能：W总=Pt=8.0×108W×50s=4×1010J． 有效利用的能量：W=2×1010J， 能量的转换效率：η= W W总 = 2×1010J 4×1010J =50%． （4）建造在海洋中的漂浮城市节约了土地资源．利用太阳能，节约了化石能源，环保清洁． 答：（1）D；  （2）漂浮城市运动 从第50s到100s内牵引力做的功为2×1010J． （3）太阳能转化为机械能的效率为50%． （4）建造使用漂浮城市的好处：节约土地资源、节省化石能源（节能）、清洁等．

据专家权威分析，试题“美国建筑师设计出了一种能漂浮在水中的城市（如图1所示），漂浮城市..”主要考查你对  物体的浮沉条件及其应用，功的计算，能量转化效率  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

物体的浮沉条件及其应用功的计算能量转化效率

考点名称：物体的浮沉条件及其应用

• 物体浮沉条件:
  

  上浮		下沉	悬浮	漂浮	沉底
  F浮>G		F浮<G	F浮=G	F浮=G	F浮+N=G
  实心物体	ρ液>ρ物	ρ液<ρ物	ρ液=ρ物 V排=V物	ρ液>ρ物 V排<V物	ρ液>ρ物 V排=V物
  处于动态（运动状态不断改变），受非平衡力作用			可以停留在液体的任何深度处	是“上浮”过程的最终条件	是“下沉”过程的最终状态
  			处于静态，受平衡力

• 漂浮和悬浮的异同：
  

  		悬浮	漂浮
  区别	物体在液体中的位置	物体可以静止在液体内部任一位置	物体静止在液体表面上
  	物体实心时，ρ物和ρ液的大小	ρ物=ρ液	ρ物<ρ液
  	物体体积V物与物体排开液体体积V排的大小	V物=V排	V物>V排
  相似		物体都处于平衡状态，各自所受的浮力与重力式一对平衡力

• 利用浮力知识求物体或液体的密度:
  1．对于漂浮的物体，浮力等于重力，而浮力F_浮= ρ_液gV_排，重力G_物=ρ_物gV_排，因F_浮≈G_物