Question

15．閱讀短文，回答問題．
“陽光動力2號”太陽能飛機
  2015年4月21日，世界最大的太陽能飛機“陽光動力2號”（如圖1）飛抵南京．“陽光動力2號”由極輕的碳纖維材料制成，翼展長達72m，但質(zhì)量僅有2.3t，與普通越野車相差無幾．白天，飛機飛行高度達到海拔8500m，依靠兩翼上安裝的太陽能電池板為直流電動機提供動力，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1500m的高度，以減少能耗．下表為“陽光動力2號”飛機部分技術(shù)參數(shù)，能量密度是指電池單位質(zhì)量所輸出的電能．

鋰電池能量密度	0.25kW•h/kg	電動機最大輸出功率	54kW
鋰電池的總質(zhì)量	633kg	電動機的能量轉(zhuǎn)化效率	90%

（1）如圖2四個裝置中，能反映電動機工作原理的是B

（2）該飛機采用密度小、硬度大（選填“大”或“小”）的新型碳纖維材料制成的．飛  機的動力全部來源于太陽能，太陽能是可再生（選填“可再生”或“不可再生”）能源．飛機機翼的上表面較凸起，在飛行時，機翼上方的氣體流速大，壓強�。ㄟx填“大”或“小”）．
（3）飛機在電動機最大輸出功率牽引下，以30m/s的速度沿水平方向正常巡航時，所受的阻力為1.8×10³N．若飛機沿水平方向飛行過程中所受阻力與速度的平方成正比．某次飛機夜間以20m/s的速度水平飛行消耗了鋰電池總儲存能量的10%，則電動機的輸出功率為16kW，飛機水平飛行的航程約為64km（航程計算結(jié)果保留整數(shù)）．
（4）科技興趣小組利用測距傳感器為飛機設計了一款飛行高度測距儀．測距傳感器的阻值R₁與離地高度h的關(guān)系如圖3甲所示．設計的飛行高度檢測電路如圖3乙所示，R₀為定值電阻．要使高度表（實質(zhì)是電流表或電壓表）示數(shù)能隨飛行高度的增大而增大，則應將電壓（選填“電流”或“電壓”）表改裝成高度表．若電池用久后電壓減小，將會使測得的高度值與實際高度值相比偏�。ㄟx填“偏大”、“偏小”或“一樣大”）．

Answer 1

分析 （1）電動機是利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動原理制成的；
（2）飛機材料利用密度小，硬度大的新型碳纖維材料制成的；根據(jù)能源定義分析解答；利用流體壓強與流速關(guān)系分析解答；
（3）利用P=Fv求出牽引力，結(jié)合二力平衡得出阻力大��；根據(jù)阻力與速度平方成正比，計算20m/s速度沿水平方向運動時，發(fā)動機輸出的功率．
（4）檢測電路采用了“穩(wěn)流電源”由此知高度表應是電壓表；結(jié)合圖丙分析高度表示數(shù)刻度是否均勻．

解答 解：（1）電動機是利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動的原理制成的，是將電能轉(zhuǎn)化為機械能，據(jù)題中A、是電流的磁效應；B、為通電導體在磁場中受力運動，將電能轉(zhuǎn)化為機械能；C、為電磁感應現(xiàn)象，將機械能轉(zhuǎn)化為電能；D、為電磁鐵的應用，故選：B；
（2）單純從減輕質(zhì)量的要求考慮，由公式m=ρV知，在飛機體積一定的情況下，要減輕質(zhì)量，應該選擇密度較小的材料；從抗壓能力來說應該選擇硬度大的材料；太陽能屬于可再生能源；飛機機翼的上表面較凸起，在飛行時，機翼上方的氣體流速大，壓強小，由此獲得向上的升力；
（3）P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，飛機在最大功率下，以30m/s的速度沿水平方向正常巡航時，所受的阻力：
f₁=F₁=$\frac{{P}_{最大}}{v}$=$\frac{54000W}{30m/s}$=1.8×10³N；
飛機沿水平方向飛行過程中所受阻力與速度成正比，即：
$\frac{{f}_{1}}{{f}_{2}}$=$\frac{{v}_{1}^{2}}{{v}_{2}^{2}}$，
則當飛機以20m/s速度沿水平方向運動時，發(fā)動機的推力：
F₂=f₂=$\frac{{{f}_{1}v}_{2}^{2}}{{v}_{1}^{2}}$=$\frac{1.8×1{0}^{3}N×（20m/s）^{2}}{（30m/s）^{2}}$=800N，
發(fā)動機輸出的功率：
P₂=F₂v₂=800N×20m/s=16000W=16kW．
電池輸出的電能為：W=0.25×3.6×10⁶J/kg×633kg×90%×10%=5.1273×10⁷J
飛機飛行時間為：t=$\frac{W}{P}$=$\frac{5.1273×1{0}^{7}J}{16000W}$=3204.5625s，
故飛行距離為：s=vt=20m/s×3204.5625s=64091.25m≈64km；
（4）由題檢測電路電源輸出的電流恒定，高度表示數(shù)能隨飛行高度的增大而增大，所以高度計應是電壓表，由丙說明R₁高度h成一次函數(shù)關(guān)系，所以電壓表應與R₁并聯(lián)，由U=IR₁知電壓表（高度表）示數(shù)是均勻；
電池用的時間長了，電壓降低，內(nèi)阻變大，電路中電流變小，將會使測得的高度值與實際高度值相比偏小．
故答案為：（1）B；（2）大； 可再生；�。唬�3）1.8×10³；16；64；（4）電壓；偏�。�

點評 本題為物理知識在生產(chǎn)生活中的應用題，題目中給出了必要的信息，應注意提取有用信息并結(jié)合相關(guān)物理知識求解，關(guān)鍵是從大量文字材料中抓住核心信息，考查學生基本的學習能力；此題是一道綜合性的難題．