试题

（2012·绵阳）（1）如图，是号称”绿色节能“的路面减速装置，当车辆驶过减速装置时，该装置会发电．这种高科技的“夜间交警”在帮助车辆减速的同时还能为交通指示起到供能作用．这些在斜坡上的减速装置是由一种与路面齐平的垫板构成，在垫板里面有一系列类似于感应嵌板的物体．当有车辆经过路面时，路面下活动的嵌齿会是嵌板上下浮动，从而像一个小型发电机一样产生电能．据估计，足够稳定的车流量将会使节能装置的发电功率达到10kW．
①该装置的原理是；它工作过程中能量的转化关系是把机械能转化成．
②该装置在足够稳定的车流量的情况下，工作8小时的发电量是多少度？
③如果该装置在足够稳定的车流量的情况下，工作8小时所获得的机械能是1.44×10⁹J，则该装置的发电效率是多少？

（2）2000年8月12日，被号称世界“吨位最大、武备最强”的俄罗斯“库尔斯克号”核潜艇在巴伦支海域参加军事演习时遇难，引起国际社会的普遍关注，对核潜艇的救援与打捞提出了许多方案．（海水密度近似取ρ=1.0×10³kg/m³．g取10N/kg）
①救援方案之一，按海难救援国际惯例，让潜水员从海面潜到遇难核潜艇，打开紧急逃生舱盖．8月19日晚，挪威潜水员用时10分钟从海面下潜到深106米的核潜艇处，打开了紧急逃生舱盖．求潜水员下潜时的平均速度是多少米/分钟？
②若舱盖面积S=0.5m²，则海水对舱盖的压力F约为多大？
③打捞方案之一，在潜艇周围缠满可充气的负载量大的浮力袋，用增大浮力的办法打捞．已知潜艇的质量m=1.4×10⁷kg，若每只浮力袋充气后的体积V₀=10m³，请估计需用这种浮力袋多少只：[提示：由于只是估算，所以粗略计算需用浮力袋的只数时，可以忽略充气浮力袋的重力和核潜艇排开水的重力，而近似认为是充气浮力袋所受的浮力来托起核潜艇的重力]
④试分析浮力袋充气后，核潜艇在水中的运动情况．

解：（1）①该装置是一个小型发电机，其原理是：电磁感应现象．把机械能转化为电能．
故答案为：电磁感应；电能
②工作8小时的发电量W_电=Pt=10kW×8h=80kWh=80度
答：工作8小时的发电量为80度
③W_电=80kWh=80×3.6×10⁶J=2.88×10⁸J
该装置的发电效率η=

W电

W机

×100%=

2.88×108J

1.44×109J

×100%=20%
答：该装置的发电效率为20%．
（2）①潜水员下潜时的平均速度v=

s

t

=

106m

10min

=10.6m/min
答：潜水员下潜时的平均速度为10.6m/min．
②海水对舱盖的压强P=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×106m=1.06×10⁶Pa
海水对舱盖的压力F=PS=1.06×10⁶Pa×0.5m²=5.3×10⁵N
答：海水对舱盖的压力为5.3×10⁵N．
③根据提示，可以知道F_浮=G_潜
即：ρ_水gV_总=m_潜g
所以，V_总=

m潜

ρ水

=

1.4×107kg

1.0×103kg/m3

=1.4×10⁴m³
浮力袋的个数n=

V总

V0

=

1.4×104m3

10m3

=1.4×10³只
答：需要浮力袋的个数位1.4×10³只．
④根据提示，忽略了充气浮力袋的重力和核潜艇排开水的重力，即潜艇自身有很大的浮力，所以忽略了充气浮力袋的重力和核潜艇排开水的重力，所以浮力袋充气后，实际浮力远远大于潜艇重力，故潜艇会加速上浮．