Question

10．太陽能飛機
2015年3月，全球最大的太陽能飛機“陽光動力2號”（如圖所示）開始首次環(huán)球飛行，途徑我國重慶和南京兩個城市，此行的重要目的是傳播新能源概念．
“陽光動力”2號太陽能飛機翼展達到72米，比波音747-8型的翼展還要寬3.5米；機長22.4米，接近一個籃球場的長度；機高6.37米，相當(dāng)于三層樓；而重量僅有2.3噸，跟一輛寶馬760Li的重量相差無幾．
跟它巨大的尺寸相比，“陽光動力”2號的飛行性能數(shù)據(jù)可能會讓你有種回到萊特兄弟時代的感覺．它的起飛速度只有35千米/小時，比博爾特奔跑的速度還要慢．巡航速度90千米/小時，最大速度不過140千米/小時，絕對是遵紀守法好司機的駕駛記錄水平．
然而，“陽光動力”2號又是一架集合了當(dāng)今材料、電子、結(jié)構(gòu)、人機工程學(xué)最頂尖技術(shù)于一體的大號玩具．它的機翼、機身和水平尾翼上共貼敷了17248片135微米厚的單晶硅薄膜太陽能電池，雖然23%的光電效率并不是世界上最高的，卻是平衡了能效、強度和重量后的最優(yōu)選擇．
這些電池可以產(chǎn)生最大70千瓦的功率，這些電力可以輸出給四臺單臺功率13.5千瓦的電動機，帶動四扇4米直徑的雙葉螺旋槳，給飛機提供動力．整個推進系統(tǒng)的電力-動力轉(zhuǎn)換效率高達94%．陽光充足時多余的電力還會向四個發(fā)動機吊艙中的鋰聚合物電池組充電．這四組電池總重633千克，能量密度達到了260瓦時/千克，目前市面上電動汽車的電池能量密度水平還徘徊在200瓦時/千克．這些電池可以讓“陽光動力”2號熬過漫長的黑夜，迎來新一天的陽光．
由于要用盡可能少的能源飛更遠的距離，整架飛機的空氣動力學(xué)布局采取了有著超高升阻比的滑翔機外形．細長的機翼給結(jié)構(gòu)和材料提出了嚴苛的要求．最終，機翼里布置了140根碳纖維肋條，外表的蒙皮則采用了一種全新開發(fā)的樹脂薄膜材料，厚度僅有17微米．除了機翼肋骨，機身的大部分骨架和硬質(zhì)外殼也都采用了碳纖維材料，某些碳纖維板材每平方米的重量僅有25克，是普通打印紙的三分之一．
請解答下列問題
（1）該飛機白天飛行時，利用高效太陽能電池版將電磁能（太陽能）轉(zhuǎn)化為電能；夜間飛行時，利用其超輕薄離子電池儲備的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，首次實現(xiàn)晝夜飛行而不耗費一滴燃油．
（2）該機從重慶飛往南京的航程約為1260km，用時17.5h．則它的飛行速度為72km/h；
（3）為降低飛行時的能量消耗，該機選用新型輕質(zhì)材料，取面積為1m²，厚度為1mm的新型材料，測得其質(zhì)量為250g，則該材料的密度為0.25×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）看清所研究過程中的初始能量和最終形成的能量，進而判斷出能量的轉(zhuǎn)化過程．
（2）已知飛機飛行航程約為1260千米，用時17.5小時，利用速度公式求解；
（3）根據(jù)V=Sh求得新型材料的體積，已知質(zhì)量，利用密度公式求解．

解答 解：（1）電池板白天將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，直接利用；夜間飛行時，利用其超輕薄離子電池儲備的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；
（2）飛行速度v=$\frac{s}{t}$=$\frac{1260km}{17.5h}$=72km/h，
（3）材料的體積V=Sh=1m²×0.001m=1×10^-3m³，m=250g=0.25kg，
該材料的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.25kg}{1×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=0.25×10³kg/m³．
故答案為：（1）電；化學(xué)；（2）72；（3）0.25×10³kg/m³．

點評 本題以太陽能飛機為背景，考查了能量的轉(zhuǎn)化、密度的計算、速度的計算等多個知識點，是一道綜合性較強的題目．