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= W W总 = 2×1010J 4×1010J =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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• 物体的浮沉条件及其应用
• 功的计算
• 能量转化效率

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)。