Question

10．如圖甲為世界最大的太陽能飛機(jī)“陽光動(dòng)力2號(hào)”．該飛機(jī)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?jī)H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(shí)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?jī)梢砩习惭b的太陽能電池板為直流電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，同時(shí)對(duì)鋰電池充電以保證夜間或陰雨天不間斷飛行．晚上，依靠?jī)?chǔ)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(dòng)機(jī)最大功率	54kw
鋰電池能量密度	0.25kw•h/kg	發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換效率	90%
鋰電池的總質(zhì)量	630kg	----------

（1）下列關(guān)于該飛機(jī)的說法中，正確的是D
A．飛機(jī)依靠超聲波與地面聯(lián)系
B．飛機(jī)升空的原理與直升機(jī)相同
C．飛機(jī)的鋰電池質(zhì)量越大越好
D．表面使用的碳纖維具有強(qiáng)度大、密度小的特點(diǎn)
（2）乙圖所示的實(shí)驗(yàn)中，能反映電動(dòng)機(jī)工作原理的是圖B．該飛機(jī)最怕的是風(fēng)，因?yàn)椤瓣柟鈩?dòng)力2號(hào)”質(zhì)量小，慣性小，很容易受風(fēng)的影響而改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．
（3）某次飛機(jī)飛行消耗了鋰電池總儲(chǔ)存量的20%，則發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能為1.02×10⁸J．
（4）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(shí)，所受的阻力為1800N，若飛機(jī)沿水平方向飛行過程中所受阻力與速度的平方成正比，則當(dāng)飛機(jī)以15m/s速度沿水平方向運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率為6750W．
 （5）飛機(jī)利用測(cè)距傳感器來判斷離地高度．若某測(cè)距傳感器的阻值R₁與離地高度h的關(guān)系如圖丙所示，如圖丁的檢測(cè)電路采用了“穩(wěn)流電源”（電源輸出的電流恒定），要使高度表（實(shí)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，則此高度表應(yīng)安裝在3（選填“1”、“2”或“3”）位置，該高度表示數(shù)刻度均勻（選填“均勻”或“不均勻”）．

Answer 1

分析 （1）聲音的傳播需要介質(zhì)，真空不能傳聲；飛機(jī)升空利用到流體壓強(qiáng)，直升機(jī)靠空氣對(duì)螺旋槳產(chǎn)生向上的力長(zhǎng)空；電池質(zhì)量大影響飛機(jī)承載量；制造飛機(jī)選擇的材料應(yīng)符合強(qiáng)度大，密度小的要求；
（2）電動(dòng)機(jī)是根據(jù)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的原理制成的；慣性是物體具有的性質(zhì)，質(zhì)量大慣性大，質(zhì)量小慣性小；
（3）由表格數(shù)據(jù)先計(jì)算出鋰電池儲(chǔ)存量，根據(jù)飛行消耗了鋰電池總儲(chǔ)存量的20%，和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換效率計(jì)算發(fā)電機(jī)輸出的機(jī)械能；
（4）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，計(jì)算出飛行時(shí)推力從而得到阻力大小；根據(jù)阻力與速度平方成正比，計(jì)算15m/s速度沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率；
（5）檢測(cè)電路采用了“穩(wěn)流電源”由此知高度表應(yīng)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）A、超聲波在真空中不能傳播，飛機(jī)上設(shè)有的通話、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備，利用電磁波傳遞信息．故A錯(cuò)誤；
B、飛機(jī)是利用機(jī)翼上下表面的空氣壓強(qiáng)差產(chǎn)生向上的升力而升空；直升機(jī)的螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)空氣產(chǎn)生向下的力，由于力的作用是相互的，所以空氣對(duì)它產(chǎn)生向上的力而升空．故B錯(cuò)誤；
C、飛機(jī)的鋰電池質(zhì)量越大，則飛機(jī)的載貨量越小，故C錯(cuò)誤；
D、飛機(jī)表面使用的碳纖維強(qiáng)度大，承載能力大，密度小可減小飛機(jī)的質(zhì)量，故D正確．
（2）圖乙中，A是發(fā)電機(jī)的原理圖；B說明了通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用，B是電動(dòng)機(jī)工作原理圖，故選B；
物體質(zhì)量越小慣性越小，穩(wěn)定性越差，所以此飛機(jī)最怕風(fēng)，很容易受風(fēng)的影響而改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
（3）由表格數(shù)據(jù)可得，飛機(jī)的鋰電池總儲(chǔ)存能量：
W=0.25kW•h/kg×630kg=157.5kW•h，
飛機(jī)飛行消耗了鋰電池總儲(chǔ)存量的20%，發(fā)電機(jī)輸出的機(jī)械能：
W_機(jī)=20%×90%×157.5kW•h=28.35kW•h=28.35×3.6×10⁶J=1.02×10⁸J；
（4）P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，
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(shí)，所受的阻力：
f₁=F₁=$\frac{{P}_{最大}}{v}$=$\frac{54×1{0}^{3}W}{30m/s}$=1800N；
飛機(jī)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(dāng)飛機(jī)以15m/s速度沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的推力：
F₂=f₂=$\frac{{f}_{1}{{v}_{2}}^{2}}{{{v}_{1}}^{2}}$=$\frac{1.8×1{0}^{3}N×（15m/s）^{2}}{（30m/s）^{2}}$=450N，
發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率：
P₂=F₂v₂=450N×15m/s=6750W；
（5）由題檢測(cè)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(jì)應(yīng)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(yīng)與R₁并聯(lián)，由U=IR₁知電壓表（高度表）示數(shù)是均勻的．
故答案為：
（1）D；
 （2）B； 慣性；
（3）1.02×10⁸J；
（4）1800；6750；
（5）3； 均勻．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了聲音的傳播條件、電動(dòng)機(jī)原理、慣性影響因素、能量轉(zhuǎn)化、功率計(jì)算等，涉及的知識(shí)點(diǎn)多，綜合性強(qiáng)，屬于一道難題．要能正確理解題意、選擇有價(jià)值的信息，才能順利解題．