Question

4．2015年10月，我國研發(fā)的平流層飛艇“圓夢”號（如圖甲）首飛成功．飛艇依靠浮力可升到20km高的平流層，其推進(jìn)系統(tǒng)有太陽能電池提供能量．飛艇懸停時，推進(jìn)器將空氣推向后方獲得向前的推力，推進(jìn)器產(chǎn)生的推力與氣流對飛艇的水平作用力平衡，可使飛艇長時間懸停．飛艇所受的空氣阻力與風(fēng)速的關(guān)系如圖乙，推進(jìn)器的功效（功效是指推進(jìn)器的推力與功率的比值）為0.01N/W，當(dāng)平流層風(fēng)速為40m/s時，飛艇推進(jìn)器的推力大小為1440N；推進(jìn)器的功率為1.44×10⁵W．

Answer 1

分析 根據(jù)飛艇所受的空氣阻力與風(fēng)速的關(guān)系圖可知，飛艇勻速飛行時受到受到的水平推力和阻力是一對平衡力，二力大小相等，根據(jù)推進(jìn)器的功效求出飛艇推進(jìn)器的功率．

解答 解：
由圖乙可知，飛艇受到的阻力與風(fēng)速的平方成正比，
所以，飛艇受到的阻力f=kv²（k為比例系數(shù)），
由圖乙可知，當(dāng)風(fēng)速的平方為400m²/s²時，飛艇受到的阻力f=360N，
則：360N=k×400m²/s²，
解得k=$\frac{360N}{400{m}^{2}/{s}^{2}}$：
當(dāng)平流層風(fēng)速為40m/s時，飛艇受到的阻力：
f′=$\frac{360N}{400{m}^{2}/{s}^{2}}$×v²=$\frac{360N}{400{m}^{2}/{s}^{2}}$×（40m/s）²=1440N；
飛艇懸停在空中，因此飛艇受到的水平推力和阻力是一對平衡力，
所以，水平推力：F=f′=1440N，
由題意可得$\frac{F}{P}$=0.01N/W，則此時飛艇推進(jìn)器的功率為：
P=$\frac{F}{0.01N/W}$=$\frac{1440N}{0.1N/W}$=1.44×10⁵W．
故答案為：1440；1.44×10⁵．

點(diǎn)評 本題考查了浮沉條件的應(yīng)用、二力平衡條件的應(yīng)用以及功率的計(jì)算等，能從圖中得出相關(guān)信息、理解推進(jìn)器功效的含義是關(guān)鍵．