Question

（2013•黄冈模拟）如图所示是某帆船运动爱好者使用的一款帆船，帆船由船体、帆杆、面积为8m2的三角帆和带有万向节的桅杆

Answer 1

解题思路：（1）人上船后，由于人的重力，船受到的浮力增加，故人的体重等于船增加的浮力，根据F_浮=ρgV_排求出浮力即可．

（2）已知船帆的面积和船帆承受的风压为40Pa，利用p=[F/S]即可求得此时风对船帆的作用力．

（3）知道船受到风的推力，求出时间1s内帆船运动的距离，利用W=Fs求风对帆船做的功（有用能量），利用风能强度值求出时间1s内帆船获得的能量（总能量），利用效率公式求帆船的风能利用率．

（1）人上船后，由于人的重力，船受到的浮力增加，故人的体重等于船增加的浮力，

G=F_浮=ρgV_排=10³kg/m³×10N/kg×0.05m³=500N；

（2）∵p=[F/S]，

∴风对船帆的作用力为F=pS=40pa×8m²=320N；

（3）风的推力每秒做功为W=FS=Fvt=280N×6m/s×1s=1680J；

帆船每秒获得的风能为E=800J/（m²s）×8 m²×1s=6400J；

帆船的风能利用率为

η=

W有用

W总=[W/E]=[1680J/6400J]=26.25%．

答：（1）他的体重大约是500N；

（2）此时风对船帆的作用力是320N；

（3）帆船的风能利用率为26.25%．

点评：

本题考点： 浮力大小的计算；压强的大小及其计算；机械效率的计算．

考点点评： 本题考查了学生对阿基米德原理、压强公式、效率公式的掌握和运用，能从表中得出相关信息、知道风推力做功为有用功是本题的关键．