Question

2．2015年4月21日，重達(dá)2.3噸的世界上最大的太陽能飛機(jī)“陽光動力2號”降落在南京機(jī)場．如圖所示，該飛機(jī)機(jī)身和機(jī)翼均采用極輕的碳纖維材料，機(jī)翼上安裝有高效太陽能電池板，能提供65kW的最大功率，該飛機(jī)的最大飛行速度為140km/h．航空燃油的熱值取4～10⁷J/kg．求：
（1）當(dāng)飛機(jī)發(fā)動機(jī)的輸出功率保持60kW，并以30m/s的速度水平勻速飛行時，發(fā)動機(jī)的牽引力大�。�
（2）若飛機(jī)發(fā)動機(jī)保持60kW的輸出功率勻速飛行1h，發(fā)動機(jī)輸出的能量為多大？
（3）飛機(jī)發(fā)動機(jī)保持60kW的輸出功率勻速飛行1h，發(fā)動機(jī)輸出的能量相當(dāng)于質(zhì)量為多少千克的航空燃油完全燃燒時釋放的能量？

Answer 1

分析 （1）已知飛機(jī)發(fā)動機(jī)的輸出功率和速度，利用P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv計算發(fā)動機(jī)的牽引力；
（2）利用P=$\frac{W}{t}$計算發(fā)動機(jī)輸出的能量；
（3）根據(jù)Q=mq計算航空燃油的質(zhì)量．

解答 解：（1）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得，發(fā)動機(jī)的牽引力：
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{60×1{0}^{3}W}{30m/s}$=2×10³N；
（2）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$可得，發(fā)動機(jī)輸出的能量：
W=Pt=60×10³W×3600s=2.16×10⁸J；
（3）由Q=mq可得，航空燃油的質(zhì)量：
m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{2.16×1{0}^{8}J}{4×1{0}^{7}J/kg}$=5.4kg．
答：（1）發(fā)動機(jī)的牽引力為2×10³N；
（2）發(fā)動機(jī)輸出的能量為2.16×10⁸J；
（3）發(fā)動機(jī)輸出的能量相當(dāng)于質(zhì)量為5.4kg的航空燃油完全燃燒時釋放的能量．

點(diǎn)評 此題考查功率和熱量的計算，題目難度不大，屬于中檔題，關(guān)鍵是功率推導(dǎo)公式P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv的應(yīng)用．