如圖所示是江西省水上運動中心上游湖風景區引進的觀光艇,已知該型號觀光艇的質量為900kg,發動機的最大輸出功率為50kW,最大載人數量為20人,最大航速為72km/h,求:
(1)某旅游團乘坐該觀光艇以最大航速行駛2h的路程是多少?
(2)假設每位乘客的平均質量為60kg,觀光艇滿載乘客時,所受浮力是多少?
(3)若這次航行共消耗柴油30kg,則柴油發動機的效率為多大?(q柴油=3×107J/kg)
解:(1)∵v=,
∴s=vt=72km/h×2h=144km;
(2)觀光艇滿載乘客時總質量:
m=900kg+60kg×20=2100kg,
滿載時人、觀光艇總重:
G=mg=2100kg×10N/kg=2.1×104N,
∵觀光艇漂浮,
∴觀光艇滿載乘客時所受浮力:
F浮=G=2.1×104N;
(3)2h發動機輸出功:
W=Pt=50000W×2×3600s=3.6×108J,
30L柴油完全燃燒放出的熱量(總能量):
Q放=mq=30kg×3×107J/kg=9×108J,
柴油發動機的效率:
η===40%.
答:(1)某旅游團乘坐該觀光艇以最大航速行駛2h的路程是144km;
(2)觀光艇滿載乘客時,所受浮力是2.1×104N;
(3)柴油發動機的效率為40%.
(1)知道觀光艇最大航速和行駛時間,利用速度公式求行駛路程;
(2)知道觀光艇的質量,求出總質量,利用重力公式求人艇總重,再利用漂浮條件求觀光艇滿載乘客時,所受水的浮力;
(3)知道發動機的最大功率,求出發動機輸出功(有用功),利用燃料完全燃燒放熱公式Q放=mq求出30L柴油完全燃燒放出的熱量(總能量),利用效率公式求柴油發動機的效率.
點評:本題考查了學生對速度公式、重力公式、漂浮條件、功率公式、力的平衡、燃料完全燃燒放熱公式Q放=mq、效率公式的掌握和運用,是一道力學和熱學的綜合計算題.要求靈活運用所學公式及其變形公式求解.
物理解題技巧分享:晶體熔解:吸熱升溫到熔點,熔解過程溫不變。熔點溫度物狀態,固態液態或共存。