Question

14．閱讀短文，回答問題．
“陽光動力2號”太陽能飛機
世界最大的太陽能飛機“陽光動力2號”（如圖甲） 飛機的表面使用一種破纖維材料，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．飛機上設有的通話、網(wǎng)絡等設備，可隨時保證飛機與地面的聯(lián)系．白天，飛機飛行高度達到海拔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．
飛機的有關技術參數(shù)如表：

飛機凈/總質(zhì)量　　kg	2300/3600	發(fā)動機最大功率　　kw	54
鋰電池能量密度　　kw•h/kg	0.25	發(fā)動機轉換效率	90%
鋰電池的總質(zhì)量　　kg	630	----------

（1）太陽能屬于新能源（選填“常規(guī)”或“新”）．飛機表面的碳纖維材料具有硬度大、密度小的物理特性．飛行過程中駕駛員依靠電磁波波（選填“超聲”、“次聲”或“電磁”）與地面進行通話聯(lián)系．
（2）圖丁所示實驗中，能反映電動機工作原理的是A．
（3）某次飛行消耗了鋰電池總儲存量的20%，則發(fā)動機輸出的機械能為1.0206×10⁸J，若這些機械能改由航空燃油來提供，不計能量損失，需要完全燃燒氫氣2.4kg．
（已知航空燃油的熱值為4.25×10⁷J/kg）．
（4）飛機在最大功率下，以30m/s的速度沿水平方向正常巡航，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，則當飛機以20m/s速度沿水平方向運行時，發(fā)動機輸出的功率為16000W．
（5）飛機利用測距傳感器來判斷離地高度．若某測距傳感器的阻值R₁與離地高度h的關系如圖乙所示，如圖丙所示的檢測電路采用了“穩(wěn)流電源”（電源輸出的電流恒定），要使高度表（實質(zhì)是電流表或電壓表）的示數(shù)能隨飛行高度的增大而增大，則此高度表應安裝在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）①常規(guī)能源也叫傳統(tǒng)能源，是指已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛利用的能源；新型能源是相對于常規(guī)能源而言的，包括太陽能、風能、地熱能、海洋能、生物能、氫能以及用于核能發(fā)電的核燃料等能源；
②制造飛機選擇的材料應符合強度大，密度小的要求；
③真空不能傳播聲音，電磁波可以在真空中傳播；
（2）電動機是根據(jù)通電導體在磁場中受力的原理制成的；
（3）由表格數(shù)據(jù)先計算出鋰電池儲存量，根據(jù)飛行消耗了鋰電池總儲存量的20%，和發(fā)動機轉換效率計算發(fā)電機輸出的機械能；根據(jù)W=Q=mq計算需要完全燃燒氫氣的質(zhì)量；
（4）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�。桓鶕�(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；
（5）檢測電路采用了“穩(wěn)流電源”由此知高度表應是電壓表；結合圖丙分析高度表示數(shù)刻度是否均勻．

解答 解：（1）太陽能是人類剛開始利用或正在著手開發(fā)的能源，是新能源；
飛機表面使用的碳纖維強度大，承載力大，其密度小可減小飛機質(zhì)量；
真空不能傳播聲音，電磁波可以在真空中傳播，所以飛機不能依靠超聲波與地面聯(lián)系，而是依靠電磁波；
（2）電動機工作原理是通電導體在磁場中受力運動；
由圖丁中A是通電導體在磁場中受到力的作用原理圖；B是電磁感應現(xiàn)象的原理圖；C是電磁繼電器的原理圖；D是電磁感應現(xiàn)象的原理圖，故選A；
（3）由表格數(shù)據(jù)可知：飛機的鋰電池總的儲存能量：
W=0.25kW•h/kg×630kg=157.5kW•h，
飛機飛行消耗了鋰電池總儲存量的20%，發(fā)電機輸出的機械能：
W_機=20%×90%×157.5kW•h=28.35kW•h=28.35×3.6×10⁶J=1.0206×10⁸J，
由題W_機=Q=mq，不考慮能量損失，
需要完全燃燒氫氣的質(zhì)量：m=$\frac{{W}_{機}}{q}$=$\frac{1.0206×1{0}^{8}J}{4.25×1{0}^{7}J/kg}$=2.4kg；
（4）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=$\frac{{P}_{最大}}{v}$=$\frac{54×1{0}^{3}W}{30m/s}$=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；
（5）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．
故答案為：（1）新；密度；電磁；（2）A；（3）1.0206×10⁸；2.4；（4）1.8×10³；16000；（5）3；均勻．

點評 本題考查了電磁波應用、電動機原理、能量轉化、熱值、功率計算等，涉及的知識點多，綜合性強，要能正確理解題意才能順利解題．