Question

17．太陽能飛機(jī)
4月21日．世界最大的“陽光動力2號”（如圖甲）飛抵南京，該的表面使用一種碳纖維材料，其承載能力要比一般材料更好，但質(zhì)量僅與一輛小型汽車相差無幾．飛機(jī)上設(shè)有的通話、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備，可隨時保證飛機(jī)與地面的聯(lián)系．白天，飛機(jī)飛行高度達(dá)到海拔8500米，依靠兩翼上安裝的太陽能電池板為直流電動機(jī)提供動力，同時對鋰電池充電以保證夜間或陰雨天不間斷飛行．晚上，依靠儲存在鋰電池里的電能繼續(xù)飛行，并逐漸下降到1500米的高度，以減少能耗．飛機(jī)的有關(guān)技術(shù)參數(shù)如表：

飛機(jī)凈/總質(zhì)量	2300/3600kg	發(fā)動機(jī)最大功率	54kW
鋰電池能量密度	0.25kw•h/kg	發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)換效率	90%
鋰電池的總質(zhì)量	630kg	----------

（1）太陽能飛機(jī)長航過程中所進(jìn)行的主要能量轉(zhuǎn)化順序是太陽能轉(zhuǎn)化電能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
（2）飛機(jī)在最大功率下以30m/s的速度沿水平方向勻速巡航時，所受的阻力為1.8×10³N．
（3）電池充滿電后，可供發(fā)電機(jī)以最大功率持續(xù)工作2.6h．
（4）在正確解答了第（3）問后，你認(rèn)為飛機(jī)可能是如何在不耗油的情況下實(shí)現(xiàn)夜間長時間飛行的？答：降低飛行高度，減小能耗．

Answer 1

分析 （1）太陽能電池是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置；
（2）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，計算出飛行時推力從而得到阻力大小；
（3）根據(jù)表格數(shù)據(jù)計算飛機(jī)電池儲存電能，由W=Pt計算以最大功率持續(xù)工作時間；
（4）根據(jù)白天盡可能多的將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，晚上借助高空到低空過程滑翔節(jié)約電能角度分析說明

解答 解：
（1）太陽能飛機(jī)長航過程中將太陽轉(zhuǎn)化為電能，為飛機(jī)飛行提供能量，即再將電能轉(zhuǎn)為機(jī)械能，所進(jìn)行的主要能量轉(zhuǎn)化順序是：太陽能轉(zhuǎn)化電能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可知，
飛機(jī)在最大功率下，以30m/s的速度沿水平方向正常巡航時，所受的阻力：
f₁=F₁=$\frac{{P}_{最大}}{v}$=$\frac{54×1{0}^{3}W}{30m/s}$=1.8×10³N；
（3）由表格數(shù)據(jù)電池充滿電儲存的電能：
W=0.25kw•h/kg×630kg=157.5kw•h，
發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)換效率90%，所以電池充滿電后，可供發(fā)電機(jī)以最大功率持續(xù)工作時間：
t=$\frac{90%W}{{P}_{最大}}$=$\frac{90%×157.5kW•h}{54kW}$≈2.6h；
（4）白天在高海拔處飛行，光照強(qiáng)度大，太陽能電池板能將更多的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，晚上由高海拔向低海拔飛行過程中飛機(jī)可以靠滑翔下降，這樣能節(jié)約能量．
故答案為：（1）太陽能轉(zhuǎn)化電能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（2）1.8×10³；（3）2.6；（4）降低飛行高度，減小能耗．

點(diǎn)評 本題考查了能量轉(zhuǎn)化、功率計算等，涉及的知識點(diǎn)多，綜合性強(qiáng)，有一定難度．要能正確理解題意才能順利解題．