图是八浮子（编号为1-8）波浪发电机的俯视图．当浮子随着海面波浪向上浮动时，会通过传动装置带动发电机发电．已知每个浮子的重力为20N，体积为0.016m3，若它在水中上浮带动发电机发电

Question

图是八浮子（编号为1-8）波浪发电机的俯视图．当浮子随着海面波浪向上浮动时，会通过传动装置带动发电机发电．已知每个浮子的重力为20N，体积为0.016m³，若它在水中上浮带动发电机发电时，露出水面的体积为0.004m³，则：

（1）每个浮子上浮带动发电机发电时，受到的浮力是多少牛？
（2）当海浪的波高为3m、起伏周期为6s时，假设浮子沿竖直方向运动，平均每秒每个浮子带动发电机发电时匀速上浮的高度为0.8m，传动装置和发电机的总效率为30%，求：
①每个浮子对与之相连的硬杆产生的竖直向上的推力是多少牛？
②波浪发电机的输出功率是多少瓦？

Answer 1

（1）F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×（0.016m³-0.004m³）=120N
（2）①硬杆对浮子竖直向下的作用力F=F_浮-G=120N-20N=100N
浮子对硬杆竖直向上的推力F'=F=100N
②每秒内8个浮子对硬杆竖直向上的推力所做的总功W_总=F's×8=100N×0.8m×8=640J
∵η=(W电)/(W总)×100%，
∴波浪发电机输出的电能W_电=ηW_总=30%×640J=192J
则波浪发电机输出功率P=(W电)/(t)=(192J)/(1s)=192W．
答：（1）每个浮子上浮带动发电机发电时，受到的浮力是120N；
（2）①每个浮子对与之相连的硬杆产生的竖直向上的推力是100牛；
②波浪发电机的输出功率是192瓦．