Question

19．開發(fā)新能源，共創(chuàng)碧水藍天．太陽能等新型能源的開發(fā)和利用是解決社會發(fā)展的能源危機、環(huán)境污染的必由之路．如圖所示，是世界上最大的太陽能飛機，重達2.3噸，該飛機機身和機翼均采用極輕的碳纖維材料，機翼上安裝有高效太陽能電池板，能提供65kw的最大功率，該飛機的最大飛行速度為40km/h．假設飛機停在水平地面時輪與地面的總接觸面積為0.1m²，g取10N/kg，求
（1）太陽能屬于可再生（選填“可再生”或“不可再惟”）能源．
（2）飛機停在水平地面時對地面的壓強大��；
（3）當飛機發(fā)動機的輸出功率保持60kW，并以108km/h的速度水平勻速飛行時，發(fā)動機的牽引力大��；
（4）若飛機發(fā)動機保持60kW的輸出功率勻速飛行1h，發(fā)動機輸出的能量為多大？這些能量相當于多少升的航空燃油完全燃燒時釋放的能量？（航空燃油的熱值取4×10⁷/kg，密度取0.75×10³kg/m³）

Answer 1

分析 （1）從能源是否可再利用的角度可分為可再生能源和不可再生能源．化石能源、核能會越用越少，不可能在短期內從自然界得到補充，所以它們屬于不可再生能源；而風能、水能、太陽能、生物質能，可以在自然界里源源不斷的得到補充，所以它們屬于可再生能源．
（2）飛機在水平地面，對地面的壓力F=G=mg，知道受力面積，利用壓強公式求飛機對地面的壓強；
（3）知道飛機速度和功率，利用P=Fv求牽引力；
（4）利用W=Pt求發(fā)動機做功，由題知，航空燃油完全燃燒時釋放的能量，再利用Q_放=qm求燃油的質量．

解答 解：（1）太陽能可從自然界不斷獲得，屬可再生能源；
（2）飛機在水平地面，對地面的壓力：
F=G=mg=2.3×10³kg×10N/kg=2.3×10⁴N；
飛機對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{2.3×1{0}^{4}N}{0.1{m}^{2}}$=2.3×10⁵Pa；
（3）飛機的速度：v=108km/h=30m/s，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得，發(fā)動機的牽引力：
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{60×1{0}^{3}W}{30m/s}$=2×10³N；
（4）由P=$\frac{W}{t}$得，發(fā)動機輸出的能量：
W=Pt=60×10³W×3600s=2.16×10⁸J；
由題知，航空燃油完全燃燒時釋放的能量：Q_放=W=2.16×10⁸J，
由Q_放=qm得，航空燃油的質量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2.16×1{0}^{8}J}{4×1{0}^{7}J}$=5.4kg．
根據ρ=$\frac{m}{V}$得，體積：
V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{5.4kg}{0.75×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=7.2×10^-3m³=7.2L．
答：（1）可再生；
（2）飛機停在水平地面時對地面的壓強大小為2.3×10⁵Pa；
（3）發(fā)動機的牽引力大小為2×10³N；
（4）發(fā)動機輸出的能量為2.16×10⁸J；相當于7.2L航空燃油完全燃燒時釋放的能量．

點評 本題主要考查了重力、功、功率、燃料完全燃燒放熱公式的應用，考查全面，難度適中，能熟練運用公式即可解題，要注意物理的單位統(tǒng)一．