Question

14．阅读短文，回答问题．
“阳光动力2号”太阳能飞机
世界最大的太阳能飞机“阳光动力2号”（如图甲）飞机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．
飞机的有关技术参数如表：

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

（1）太阳能属于新能源（选填“常规”或“新”）．飞机表面的碳纤维材料具有硬度大、密度小的物理特性．飞行过程中驾驶员依靠电磁波（选填“超声”、“次声”或“电磁”）与地面进行通话联系．
（2）图丁所示实验中，能反映电动机工作原理的是A．
（3）某次飞行消耗了锂电池总储存量的20%，则发动机输出的机械能为1.0206×10⁸J，若这些机械能改由航空燃油来提供，不计能量损失，需要完全燃烧氢气2.4kg．
（已知航空燃油的热值为4.25×10⁷J/kg）．
（4）飞机在最大功率下，以30m/s的速度沿水平方向正常巡航，所受的阻力为1.8×10³N，若飞机沿水平方向飞行过程中所受阻力与速度的平方成正比，则当飞机以20m/s速度沿水平方向运行时，发动机输出的功率为16000W．
（5）飞机利用测距传感器来判断离地高度．若某测距传感器的阻值R₁与离地高度h的关系如图乙所示，如图丙所示的检测电路采用了“稳流电源”（电源输出的电流恒定），要使高度表（实质是电流表或电压表）的示数能随飞行高度的增大而增大，则此高度表应安装在3（选填“1”、“2”或“3”）位置，该高度表示数刻度均匀（选填“均匀”或“不均匀”）．

Answer 1

分析 （1）①常规能源也叫传统能源，是指已经大规模生产和广泛利用的能源；新型能源是相对于常规能源而言的，包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能、氢能以及用于核能发电的核燃料等能源；
②制造飞机选择的材料应符合强度大，密度小的要求；
③真空不能传播声音，电磁波可以在真空中传播；
（2）电动机是根据通电导体在磁场中受力的原理制成的；
（3）由表格数据先计算出锂电池储存量，根据飞行消耗了锂电池总储存量的20%，和发动机转换效率计算发电机输出的机械能；根据W=Q=mq计算需要完全燃烧氢气的质量；
（4）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；根据阻力与速度平方成正比，计算20m/s速度沿水平方向运动时，发动机输出的功率；
（5）检测电路采用了“稳流电源”由此知高度表应是电压表；结合图丙分析高度表示数刻度是否均匀．

解答 解：（1）太阳能是人类刚开始利用或正在着手开发的能源，是新能源；
飞机表面使用的碳纤维强度大，承载力大，其密度小可减小飞机质量；
真空不能传播声音，电磁波可以在真空中传播，所以飞机不能依靠超声波与地面联系，而是依靠电磁波；
（2）电动机工作原理是通电导体在磁场中受力运动；
由图丁中A是通电导体在磁场中受到力的作用原理图；B是电磁感应现象的原理图；C是电磁继电器的原理图；D是电磁感应现象的原理图，故选A；
（3）由表格数据可知：飞机的锂电池总的储存能量：
W=0.25kW•h/kg×630kg=157.5kW•h，
飞机飞行消耗了锂电池总储存量的20%，发电机输出的机械能：
W_机=20%×90%×157.5kW•h=28.35kW•h=28.35×3.6×10⁶J=1.0206×10⁸J，
由题W_机=Q=mq，不考虑能量损失，
需要完全燃烧氢气的质量：m=$\frac{{W}_{机}}{q}$=$\frac{1.0206×1{0}^{8}J}{4.25×1{0}^{7}J/kg}$=2.4kg；
（4）P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，
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；
飞机沿水平方向飞行过程中所受阻力与速度成正比，即：$\frac{{f}_{1}}{{f}_{2}}$=$\frac{{v}_{1}^{2}}{{v}_{2}^{2}}$，
则当飞机以20m/s速度沿水平方向运动时，发动机的推力：
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，
发动机输出的功率：
P₂=F₂v₂=800N×20m/s=16000W；
（5）由题检测电路电源输出的电流恒定，高度表示数能随飞行高度的增大而增大，所以高度计应是电压表，由丙说明R₁高度h成一次函数关系，所以电压表应与R₁并联，由U=IR₁知电压表（高度表）示数是均匀．
故答案为：（1）新；密度；电磁；（2）A；（3）1.0206×10⁸；2.4；（4）1.8×10³；16000；（5）3；均匀．

点评 本题考查了电磁波应用、电动机原理、能量转化、热值、功率计算等，涉及的知识点多，综合性强，要能正确理解题意才能顺利解题．