问题
问答题
如图所示的新型小艇，由铺满船面的光伏太阳能电池板提供工作能源，依赖太阳能进行环球旅行．小艇上太阳能光电板面积约为500cm2，在阳光的照射下，通过太阳能板可以获得100kW的功率．这种小艇有两个相同的引擎，仅需20kW的牵引功率就能驱动单引擎，使小艇以18km/h的速度匀速行驶．用40kW的牵引功率驱动双引擎，能使小艇匀速行驶的速度高达30km/h．这种小艇采用密度较小，硬度大的新型材料制造，自重仅为9×104N，满载的排水量为60t．
（1）求这种小艇满载漂浮在海面上时，受到的浮力F1和空载漂浮在海面上，排开海水的体积V2；
（海水的密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（2）若引擎的电能转化为机械能的效率为80%，试求用20kW的电功率驱动单引擎时，小艇受到的阻力大小．
答案
（1）船满载时的浮力F1=G排水=m排水g=6×104kg×10N/kg=6×105N；
因漂浮在海面上，小艇空载时受到的浮力就等于小艇的重力，因此，F空载=G=9×104N，
所以，V排=
=F空载 ρ海水g
=9m3．9×104N 1.0×103kg/m3×10N/kg
（2）P′=P电×80%=20kW×0.8%=16000W，
P′=
=W t
=Fv，且V=18km/h=5m/sFs t
∴牵引力：
F=
=P′ v
=3200N，16000W 5m/s
∵小艇匀速行驶，
∴f=F=3200N．
答：（1）这种小艇满载漂浮在海面上时，受到的浮力F1为6×105N；空载漂浮在海面上，排开海水的体积V2为9m3；
（2）小艇受到的阻力大小3200N．