Question

17．太阳能飞机
4月21日．世界最大的“阳光动力2号”（如图甲）飞抵南京，该的表面使用一种碳纤维材料，其承载能力要比一般材料更好，但质量仅与一辆小型汽车相差无几．飞机上设有的通话、网络等设备，可随时保证飞机与地面的联系．白天，飞机飞行高度达到海拔8500米，依靠两翼上安装的太阳能电池板为直流电动机提供动力，同时对锂电池充电以保证夜间或阴雨天不间断飞行．晚上，依靠储存在锂电池里的电能继续飞行，并逐渐下降到1500米的高度，以减少能耗．飞机的有关技术参数如表：

飞机净/总质量	2300/3600kg	发动机最大功率	54kW
锂电池能量密度	0.25kw•h/kg	发动机转换效率	90%
锂电池的总质量	630kg	----------

（1）太阳能飞机长航过程中所进行的主要能量转化顺序是太阳能转化电能再转化为机械能．
（2）飞机在最大功率下以30m/s的速度沿水平方向匀速巡航时，所受的阻力为1.8×10³N．
（3）电池充满电后，可供发电机以最大功率持续工作2.6h．
（4）在正确解答了第（3）问后，你认为飞机可能是如何在不耗油的情况下实现夜间长时间飞行的？答：降低飞行高度，减小能耗．

Answer 1

分析 （1）太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置；
（2）根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，计算出飞行时推力从而得到阻力大小；
（3）根据表格数据计算飞机电池储存电能，由W=Pt计算以最大功率持续工作时间；
（4）根据白天尽可能多的将太阳能转化为电能，晚上借助高空到低空过程滑翔节约电能角度分析说明

解答 解：
（1）太阳能飞机长航过程中将太阳转化为电能，为飞机飞行提供能量，即再将电能转为机械能，所进行的主要能量转化顺序是：太阳能转化电能再转化为机械能；
（2）由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可知，
飞机在最大功率下，以30m/s的速度沿水平方向正常巡航时，所受的阻力：
f₁=F₁=$\frac{{P}_{最大}}{v}$=$\frac{54×1{0}^{3}W}{30m/s}$=1.8×10³N；
（3）由表格数据电池充满电储存的电能：
W=0.25kw•h/kg×630kg=157.5kw•h，
发动机转换效率90%，所以电池充满电后，可供发电机以最大功率持续工作时间：
t=$\frac{90%W}{{P}_{最大}}$=$\frac{90%×157.5kW•h}{54kW}$≈2.6h；
（4）白天在高海拔处飞行，光照强度大，太阳能电池板能将更多的太阳能转化为电能，晚上由高海拔向低海拔飞行过程中飞机可以靠滑翔下降，这样能节约能量．
故答案为：（1）太阳能转化电能再转化为机械能；（2）1.8×10³；（3）2.6；（4）降低飞行高度，减小能耗．

点评 本题考查了能量转化、功率计算等，涉及的知识点多，综合性强，有一定难度．要能正确理解题意才能顺利解题．