题目
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． |
所属题型：问答题
试题难度系数：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===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． |
考点梳理
初中二年级物理试题“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”旨在考查同学们对
物体的浮沉条件及其应用、
功的计算、
能量转化效率、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
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根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初二物理。
考点名称：物体的浮沉条件及其应用
物体的浮沉条件
1、重力G和浮力F的关系
当G=F时，物体处于悬浮状态
当G>F时，物体处于下沉状态
当G<F时，物体处于上浮状态
当G=F时，物体处于漂浮状态
2、物体密度 ρ物 和液体密度 ρ液 的关系
当 ρ物=ρ液 时，物体处于悬浮状态
当 ρ物>ρ液 时，物体处于下沉状态
当 ρ物<ρ液 时，物体处于上浮状态
当 ρ物<ρ液 时，V排<V物，物体处于漂浮状态
【注】上浮的最终结果就是漂浮，所以说上浮是过程而漂浮就是结果，两者间要注意区分。
物体浮沉条件的判断方法
1、第一种判断方法：
如果浮力大于重力，上浮，如果浮力小于重力，下沉，如果在浸没的情况下，浮力等于重力，悬浮。
2、第二种判断方法：
在浸没的情况下，如果物体密度大于液体密度，下沉;如果物体密度小于液体密度，上浮;如果物体密度等于液体密度，悬浮。
漂浮和悬浮的异同
物体的浮沉的应用(饺子的浮沉)
生饺子被放入锅中时便沉到锅底，煮熟的饺子就浮起来了，如果把饺子放凉，再放入锅中，又会沉到锅底这是为什么呢?因为生饺子放人锅中，由于浮力小于重力而下沉;煮熟的饺子因为饺子内气体受热膨胀，浮力增大，当浮力大于重力时，饺子上浮;凉的熟饺子因遇冷体积缩小使浮力减小，浮力小于重力而下沉。
考点名称：功的计算
功的定义：“功”一词最初是法国数学家贾斯帕-古斯塔夫·科里奥利创造的。物理学中，必须有作用在物体上的力，且物体在这个力的方向上通过一段距离，就说这个力对物体做了机械功，简称做功，是指力对距离的累积。国际单位制单位为焦耳(J)。
以下三种情况下力对物体不做功：
(1)靠惯性运动的物体没有力对它做功。例如：某同学踢足球，球离开脚后飞出10m远，足球飞出10m 远的过程中，人做功为零。
(2)物体受到力的作用，但没有移动距离，也就不可能在力的方向上通过距离，力对物体不做功。如：一辆汽车停止在路边，一个人用很大的力却没有推动它。推力对汽车不做功。
(3)物体受到力的作用，同时也运动了一段距离，但两者相互垂直，即在力的方向上没有通过距离，这个力也没有对物体做功。如手提水桶在水平面上运动一段距离，水桶虽然受到手的提力作用，但是由于手提桶的力的方向始终竖直向上，跟水平地面垂直，所以在水平面上走得再远，手的提力对水桶也没有做功。
功的计算公式：
在物理学中，把力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功，功=力*力的方向上移动的距离，公式为(W=Fscosα)(初中阶段，力方向与位移方向的夹角为0，即α=0°，cos0°=1，所以W=Fs)。
国际单位制中，力的单位是N，距离的单位是m，功的单位是N·m，它有一个专用名称叫做焦耳，简称焦，用符号J表示，1J=1N·m。
公式计算时常考注意点：
(1)力与物体移动的距离在方向上必须一致;
(2)力与物体移动的距离必须对应于同一物体;
(3)力与物体移动的距离必须对应于同一段时间。
功的工作原理：
使用任何机械时，人们所做的功，都不会少于(大于或等于)不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省功，这个结论叫做功的原理。功的原理是一个普遍结论，对于任何机械都适用，表达式为Fl=Gh，f=G(h/l)。
考点名称：能量转化效率
能量转换效率：
使用能源的过程实际上就是能量转移或转化的过程，能源在一定条件下可以转换成人们所需要的各种形式的能量，例如，煤燃烧后放出热量，可以用来烧水、做饭、取暖;也可以用来生产蒸汽，推动蒸汽机转换为机械能，或者推动汽轮发电机转变为电能。电能又可以通过电动机、电灯或其它用电器转换为机械能、光能或内能等。一般情况下，能源不可能全部转化为人们需要得到的能量，所谓能量转换效率就是人们需要得到的能量(即有用能量)与当初消耗总能量的比值，计算公式为效率=输出有用能量/输入的总能量。
能量转换效率计算公式：
能量转换效率的作用及意义
自然系统中存在的能量形式主要为：热能、机械、电能、内能、光能、化学能、声能、电磁能、原子能、生物能等，它们主要是通过一些设备进行从热能到机悈能的转变。
生态系统中能量在食物链的各个营养级之间，不断地流动和转化过程中，某一营养级的生物摄取的能量或同化量，占前一营养级生物换算或能量的生物量百分率。1942年由林德曼提出，他认为从一个营养级到另一个营养级的能量转换率为10%，则生产效率顺营养级逐级递减，即每通过一个营养级，能量减少90%。如果这个数值比例失调，就意味着生态系统中生物之间的数量平衡遭到破坏，也就是说能量转换的效率对于生态的作用也不容忽视。
