Question

國際航空運輸協(xié)會希望能在2050年實現飛行器的碳排放量為零，瑞士“陽光動力號”太陽能飛機在這方面作出了大膽的嘗試．該飛機的機翼承載200m²的光伏電池面板，飛行速度為72km/h．已知太陽輻射功率為1.68×10⁶J/（m²?h）（太陽輻射功率是指1h內輻射到1m²面積上的太陽能）求：
（1）飛機每天接受光照的時間約為10h，則飛機的機翼每天接收的太陽能約為多少J？
（2）如果飛機在空中沿水平方向勻速飛行時受到的空氣阻力為1500N，則飛機以正常飛行速度飛行1h，克服空氣阻力做功多少J？
（3）飛機上每臺發(fā)動機的功率為多少W？（飛機上有四臺發(fā)動機）

Answer 1

解：（1）已知太陽輻射功率P₀=1.68×10⁶J/（m²?h），S=200m²，t=10h，
每天接收的太陽能Q_吸=P₀St=1.68×10⁶J/（m²?h）×200m²×10h=3.36×10⁹J；
（2）飛機以正常飛行速度飛行1h通過的距離為：s=vt=72km/h×1h=72km=72000m．
則克服空氣阻力做的功W=fs=1500N×72000m=1.08×10⁸J，
（3）∵發(fā)動機所做的功是用來克服空氣阻力做功，
∴W_總=W=1.08×10⁸J，
則總功率為P_總===3×10⁴W，
∴每臺發(fā)動機的功率為P=P_總=×3×10⁴W=7.5×10³W．
答：（1）飛機每天接受光照的時間約為10h，則飛機的機翼每天接收的太陽能約為3.36×10⁹J；
（2）克服空氣阻力做功1.08×10⁸J；
（3）飛機上每臺發(fā)動機的功率為7.5×10³W．
分析：（1）由題意知道太陽輻射功率和光伏電池面板面積，利用吸熱公式Q_吸=P₀St求接收的太陽能；
（2）已知速度和飛行時間求出距離，則利用功的公式W=fs即可求克服空氣阻力做的功；
（3）克服空氣阻力做功就是飛機上發(fā)動機需要完成的功，則利用P=求出總功率，然后即可求出每臺發(fā)動機的功率．
點評：本題考查了學生對吸熱公式、功和功率公式的掌握和運用，本題關鍵是知道飛機克服空氣阻力做功時需要的動力至少與空氣阻力相平衡．