Question

4．閱讀下列材料，完成相關問題．
世界最大太陽能飛機“陽光動力2號”
4月21日23點30分左右，“遲到”32天的“陽光動力2號”太陽能大飛機終于在南京祿口機場2號跑道降落．這是“陽光動力2號”環(huán)球飛行中唯一一段完全在中國境內(nèi)的飛行，從重慶到南京1244公里，飛了17.5小時．開啟了環(huán)球之旅“南京站”．“
陽光動力項目促進了碳板材領域的創(chuàng)新，這種板材厚度約為1.25mm，其重量輕達25克/平方米．陽光動力2號的重量與一輛小型箱型貨車相差無幾，僅為2300千克！
能源由太陽能電池板收集后，將被儲存在鋰聚合物電池中．電池密封在高密度泡沫中，安裝在四個發(fā)動機艙內(nèi)，并有一個系統(tǒng)控制蓄電池的充電閥和溫度．由于高空空氣稀薄，該飛機以最大速度巡航時能攀升到的極限高度約8500米．為了節(jié)約能量，飛機白天將攀升到8500米高空，夜間則會在1500米高度低空飛行．
（1）陽光動力2號從重慶到南京的平均速度約71.1km/h．（保留1位小數(shù)）
（2）當飛機在水平方向勻速飛行時，它受到升力為23000N．（g=10N/kg）；陽光動力2號所有的碳板材密度為20kg/m³．
（3）飛機白天攀升到8500米高空，主要是為了避免云層的干擾，從而提高太陽能電池的發(fā)電量．夜間在1500米高度低空飛行，是由于低空空氣密度更大，飛機受到相同升力時可以以較低的速度飛行，從而節(jié)約了能量．

Answer 1

分析 （1）已知從重慶到南京的路程和時間，利用v=$\frac{s}{t}$計算平均速度；
（2）利用G=mg求出飛機的重力，利用二力平衡得出飛機的升力大小；
（3）根據(jù)題意，從節(jié)約能量的角度分析機白天攀升到8500米高空的目的和夜間在1500米高度低空飛行的原因．

解答 解：（1）陽光動力2號從重慶到南京的平均速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{1244km}{17.5h}$≈71.1km/h；
（2）當飛機在水平方向勻速飛行時，它受到升力與飛機的重力是一對平衡力，
所以它受到升力F=G=mg=2300kg×10N/kg=23000N；
由題知，當體積V=1.25×10^-3m×1m²=1.25×10^-3m³時，其質量為m=25g=2.5×10^-2kg，
陽光動力2號所有的碳板材密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{2.5×1{0}^{-2}kg}{1.25×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=20kg/m³；
（3）飛機白天攀升到8500米高空，主要是為了避免云層的干擾，獲得更多的太陽能，從而提高太陽能電池的發(fā)電量．
由于低空的空氣密度比高空的空氣密度更大，所以，飛機夜間在1500米高度低空飛行，在受到相同升力時可以以較低的速度飛行，從而節(jié)約了能量．
故答案為：（1）71.1；（2）23000；20；（3）避免云層的干擾；空氣密度．

點評 此題考查速度公式及其應用、密度的計算、平衡力的辨別等知識點，關鍵是根據(jù)題意得出陽光動力2號所有的碳板材對應的體積和質量，同時要學會從材料中獲得相關信息并加以分析．