Question

國際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)希望能在2050年實(shí)現(xiàn)飛行器的碳排放量為零，瑞士“陽光動(dòng)力號(hào)”太陽能飛機(jī)在這方面作出了大膽的嘗試．該飛機(jī)的機(jī)翼承載200m²的光伏電池面板，飛行速度為72km/h．已知太陽輻射功率為1.68×10⁶J/（m²?h）（太陽輻射功率是指1h內(nèi)輻射到1m²面積上的太陽能）求：
（1）飛機(jī)每天接受光照的時(shí)間約為10h，則飛機(jī)的機(jī)翼每天接收的太陽能約為多少J？
（2）如果飛機(jī)在空中沿水平方向勻速飛行時(shí)受到的空氣阻力為1500N，則飛機(jī)以正常飛行速度飛行1h，克服空氣阻力做功多少J？
（3）飛機(jī)上每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為多少W？（飛機(jī)上有四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)）

Answer 1

分析：（1）由題意知道太陽輻射功率和光伏電池面板面積，利用吸熱公式Q_吸=P₀St求接收的太陽能；
（2）已知速度和飛行時(shí)間求出距離，則利用功的公式W=fs即可求克服空氣阻力做的功；
（3）克服空氣阻力做功就是飛機(jī)上發(fā)動(dòng)機(jī)需要完成的功，則利用P=

W

t

求出總功率，然后即可求出每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率．

解答：解：（1）已知太陽輻射功率P₀=1.68×10⁶J/（m²?h），S=200m²，t=10h，
每天接收的太陽能Q_吸=P₀St=1.68×10⁶J/（m²?h）×200m²×10h=3.36×10⁹J；
（2）飛機(jī)以正常飛行速度飛行1h通過的距離為：s=vt=72km/h×1h=72km=72000m．
則克服空氣阻力做的功W=fs=1500N×72000m=1.08×10⁸J，
（3）∵發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功是用來克服空氣阻力做功，
∴W_總=W=1.08×10⁸J，
則總功率為P_總=

W總

t

=

1.08×108J

3600s

=3×10⁴W，
∴每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為P=

1

4

P_總=

1

4

×3×10⁴W=7.5×10³W．
答：（1）飛機(jī)每天接受光照的時(shí)間約為10h，則飛機(jī)的機(jī)翼每天接收的太陽能約為3.36×10⁹J；
（2）克服空氣阻力做功1.08×10⁸J；
（3）飛機(jī)上每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為7.5×10³W．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)吸熱公式、功和功率公式的掌握和運(yùn)用，本題關(guān)鍵是知道飛機(jī)克服空氣阻力做功時(shí)需要的動(dòng)力至少與空氣阻力相平衡．