太阳能飞机
2015年3月,全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”(如图所示)开始首次环球飞行,途径我国重庆和南京两个城市,此行的重要目的是传播新能源概念.“阳光动力”2号太阳能飞机翼展达到72米,比波音747﹣8型的翼展还要宽3.5米;机长22.4米,接近一个篮球场的长度;机高6.37米,相当于三层楼;而重量仅有2.3吨,跟一辆宝马760Li的重量相差无几.
跟它巨大的尺寸相比,“阳光动力”2号的飞行性能数据可能会让你有种回到莱特兄弟时代的感觉.它的起飞速度只有35千米/小时,比博尔特奔跑的速度还要慢.巡航速度90千米/小时,最大速度不过140千米/小时,绝对是遵纪守法好司机的驾驶记录水平.
然而,“阳光动力”2号又是一架集合了当今材料、电子、结构、人机工程学最顶尖技术于一体的大号玩具.它的机翼、机身和水平尾翼上共贴敷了17248片135微米厚的单晶硅薄膜太阳能电池,虽然23%的光电效率并不是世界上最高的,却是平衡了能效、强度和重量后的最优选择.
这些电池可以产生最大70千瓦的功率,这些电力可以输出给四台单台功率13.5千瓦的电动机,带动四扇4米直径的双叶螺旋桨,给飞机提供动力.整个推进系统的电力﹣动力转换效率高达94%.阳光充足时多余的电力还会向四个发动机吊舱中的锂聚合物电池组充电.这四组电池总重633千克,能量密度达到了260瓦时/千克,目前市面上电动汽车的电池能量密度水平还徘徊在200瓦时/千克.这些电池可以让“阳光动力”2号熬过漫长的黑夜,迎来新一天的阳光.
由于要用尽可能少的能源飞更远的距离,整架飞机的空气动力学布局采取了有着超高升阻比的滑翔机外形.细长的机翼给结构和材料提出了严苛的要求.最终,机翼里布置了140根碳纤维肋条,外表的蒙皮则采用了一种全新开发的树脂薄膜材料,厚度仅有17微米.除了机翼肋骨,机身的大部分骨架和硬质外壳也都采用了碳纤维材料,某些碳纤维板材每平方米的重量仅有25克,是普通打印纸的三分之一.
请解答下列问题
(1)该飞机白天飞行时,利用高效太阳能电池板将电磁能(太阳能)转化为________ 能;夜间飞行时,利用其超轻薄离子电池储备的________ 能转化为电能,首次实现昼夜飞行而不耗费一滴燃油.
(2)该机从重庆飞往南京的航程约为1260km,用时17.5h.则它的飞行速度为________ km/h;
(3)为降低飞行时的能量消耗,该机选用新型轻质材料,取面积为1m2, 厚度为1mm的新型材料,测得其质量为250g,则该材料的密度为________ .
2015年3月,全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”(如图所示)开始首次环球飞行,途径我国重庆和南京两个城市,此行的重要目的是传播新能源概念.“阳光动力”2号太阳能飞机翼展达到72米,比波音747﹣8型的翼展还要宽3.5米;机长22.4米,接近一个篮球场的长度;机高6.37米,相当于三层楼;而重量仅有2.3吨,跟一辆宝马760Li的重量相差无几.
跟它巨大的尺寸相比,“阳光动力”2号的飞行性能数据可能会让你有种回到莱特兄弟时代的感觉.它的起飞速度只有35千米/小时,比博尔特奔跑的速度还要慢.巡航速度90千米/小时,最大速度不过140千米/小时,绝对是遵纪守法好司机的驾驶记录水平.
然而,“阳光动力”2号又是一架集合了当今材料、电子、结构、人机工程学最顶尖技术于一体的大号玩具.它的机翼、机身和水平尾翼上共贴敷了17248片135微米厚的单晶硅薄膜太阳能电池,虽然23%的光电效率并不是世界上最高的,却是平衡了能效、强度和重量后的最优选择.
这些电池可以产生最大70千瓦的功率,这些电力可以输出给四台单台功率13.5千瓦的电动机,带动四扇4米直径的双叶螺旋桨,给飞机提供动力.整个推进系统的电力﹣动力转换效率高达94%.阳光充足时多余的电力还会向四个发动机吊舱中的锂聚合物电池组充电.这四组电池总重633千克,能量密度达到了260瓦时/千克,目前市面上电动汽车的电池能量密度水平还徘徊在200瓦时/千克.这些电池可以让“阳光动力”2号熬过漫长的黑夜,迎来新一天的阳光.
由于要用尽可能少的能源飞更远的距离,整架飞机的空气动力学布局采取了有着超高升阻比的滑翔机外形.细长的机翼给结构和材料提出了严苛的要求.最终,机翼里布置了140根碳纤维肋条,外表的蒙皮则采用了一种全新开发的树脂薄膜材料,厚度仅有17微米.除了机翼肋骨,机身的大部分骨架和硬质外壳也都采用了碳纤维材料,某些碳纤维板材每平方米的重量仅有25克,是普通打印纸的三分之一.
请解答下列问题
(1)该飞机白天飞行时,利用高效太阳能电池板将电磁能(太阳能)转化为
(2)该机从重庆飞往南京的航程约为1260km,用时17.5h.则它的飞行速度为
(3)为降低飞行时的能量消耗,该机选用新型轻质材料,取面积为1m2, 厚度为1mm的新型材料,测得其质量为250g,则该材料的密度为
更新时间:2018-10-19 16:29:59
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【推荐1】自动饮水机已经普遍用于学校、车站、医院等公共场所,东营市某学校使用的电热水器的参数表如表以及简化电路图如图所示,请根据提供的信息计算。[ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(1)当S1、S2都闭合时,电热饮水机处于___________ 状态(填“加热”或“保温”),此时电路中的电流是多少?( )
(2)电阻丝R1的阻值。( )
(3)饮水机装满水正常工作时,将热水箱中的水从20℃加热到100℃,水吸收的热量是多少?( )
(4)电热饮水机正常工作时加热效率为80%。求:将热水箱中的水从20℃加热到100℃需要多少时间?( )
(1)当S1、S2都闭合时,电热饮水机处于
(2)电阻丝R1的阻值。
(3)饮水机装满水正常工作时,将热水箱中的水从20℃加热到100℃,水吸收的热量是多少?
饮水机参数 |
热水温度:100℃ |
热胆容积:11L |
加热功率:2200W |
保温功率:100W |
额定电压:220V |
频率:50Hz |
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【推荐2】一辆油车在平直的公路上做匀速直线运动,速度为5m/s,行驶了60s,油车上装有25m3的石油。(ρ石油=0.82×103kg/m3)求:
(1)油车行驶的路程是多少?
(2)这辆油车所装石油的总质量是多少吨?
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【推荐3】在我国研发的飞机在某次试飞过程中,地面人员用望远镜进行观察,伴随着飞机的返回,经望远镜物镜所成的飞机 ___________ (填“放大”、“缩小”或“等大”)的 ___________ (填“实”或“虚”)像,越来越 ___________ (填“大”或“小”),而此时代表着成功的飞机发动机的轰鸣声属于 ___________ (填“乐音”或“噪音”)。飞机为了减重,使用了大量新型合金材料。飞机某合金部件由甲、乙两种金属构成,已知甲、乙按质量比3∶1混合后的密度与甲、乙按体积比3∶4混合后的密度相等,则甲、乙的密度之比为 ___________ 。若该合金部件比传统上全部使用金属甲时重量减少了50%,则该合金部件中甲、乙的质量之比为 ___________ 。
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【推荐1】同学们,速度是我们学习的第一个物理量,所以今后我们学习其它物理量的时候,可以把速度概念学习的内容及方法进行合理的迁移。
(1)新物理量的学习通常包含哪些内容?
(2)请你利用速度知识解答:
①科学工作者为了测量海底某处的深度,向海底垂直发射超声波,如图所示。若经过6s收到回波信号,可知此处海底的深度是多少?(超声波在海水中传播的速度是1500m/s)
②一列长100m的火车以20m/s的速度前进,途中遇到一条长500m的隧道,求这列火车过隧道需要多长时间?北京到烟台南站的铁路线长大约为768公里,若求这列火车从北京到烟台南所用的时间,你的做法有什么变化?为什么?
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【推荐2】“武广高铁”是目前世界上一次建成里程最长、运营速度最快的高速铁路。武广高铁跨越湖北、湖南、广东三省,全长约1069km,列车最快速度可达350km/h。
(1)“武广高铁”全线铺设了具有世界铁路先进水平的混凝土无砟轨道,500米一根的钢轨全部实现无缝焊接,并在轨道下铺设新型减震材料,有效减少过去钢轨与列车车轮摩擦时产生的噪音,不再有“咣当”、“咣当”的声音,非常平稳,这种控制噪声的措施属于_______ ;列车车窗采用的是双层中空玻璃,能大大减弱外界噪声干扰,这种控制噪声的措施属于__________ 。(以上两空均选填“防止噪声产生”“阻断噪声传播”或“防止噪声进入人耳”)
(2)在“武广高铁”某路段的地面上安装有固定雷达测速器,雷达可以向一定方向发射不连续的电磁波脉冲,遇到障碍物会发生反射。雷达在发射和接收电磁波时,荧光屏上分别会呈现出一个尖形波其原理如图所示。某时刻在监视屏上显示的第一次雷达波形如甲图所示,20s后在同一方向上监视屏上显示的第二次雷达波形如乙图所示。已知雷达监视屏上相邻刻线间表示的时间为10﹣5s,电磁波在空气中的传播速度为3×108m/s,请计算此段距离列车行驶的平均速度_____ 。
(1)“武广高铁”全线铺设了具有世界铁路先进水平的混凝土无砟轨道,500米一根的钢轨全部实现无缝焊接,并在轨道下铺设新型减震材料,有效减少过去钢轨与列车车轮摩擦时产生的噪音,不再有“咣当”、“咣当”的声音,非常平稳,这种控制噪声的措施属于
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【推荐3】如表所示,这是某科技公司新型纯电动汽车的各项参数。试问:(g取10N/kg)
(1)该款汽车电池充电时,主要将电能转化为___________ 能。
(2)该车以最高车速行驶150km,需要的时间是多少?( )
(3)已知车辆静止时单个轮胎与地面的接触面积为0.04m2,空车静止在水平地面上时,对地面产生的压强为多少?( )
(4)若该车在充满电之后以108km/h的速度在平直公路上匀速行驶了90km,所受阻力为车重的,电量剩余20kW·h,电动机的效率是多少?(行驶时汽车总质量按空车质量计算)( )
型号 | 2024款纯电Max版 |
最高车速 | 200km/h |
电池快充时间 | 0.25h |
电池容量 | 100kW·h |
电动机最大功率 | 230kW |
空车质量 | 2560kg |
(2)该车以最高车速行驶150km,需要的时间是多少?
(3)已知车辆静止时单个轮胎与地面的接触面积为0.04m2,空车静止在水平地面上时,对地面产生的压强为多少?
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名校
解题方法
【推荐1】如图所示是中国“祝融号”火星车。太阳能板将太阳能转化为电能,为火星车上的科学设备供电。车顶部安装有集热器,其窗口覆盖了一层透光率很高的膜,阳光可以透进来,保证红外线能量只进不出。在膜下面,是一种叫正十一烷的材料,白天它被阳光照射吸热熔化,到了夜晚温度降低,它逐渐凝固,把储存的能量再释放出来。“祝融号”火星车是六轮驱动,且每个车轮都能转向,爬坡时走“之”字形路线。
(1)阳光中的红外线具有显著的___________ 效应;火星车爬坡时走“之”字形路线可以省___________ (选填“力”或“功”);
(2)火星车采取六轮驱动,既可以提供强大的驱动力,又可以通过___________ 来减小车对火星表面的压强;
(3)在下列方框中填上装置或能量名称,完成火星车利用太阳能的路径图。( ) ( )
(1)阳光中的红外线具有显著的
(2)火星车采取六轮驱动,既可以提供强大的驱动力,又可以通过
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【推荐2】我市已进行了各种市政建设道路维修和亮化。
(1)路面施工常见的路面钻机,用到了柴油机,柴油机工作时,___________ 冲程将内能转化为机械能。若此柴油机的效率是40%,则完全燃烧5kg柴油对外做的有用功是___________ J(柴油的热值是4.3×107J/kg)
(2)亮化工程中全部安装的是一款太阳能LED路灯,LED灯泡的发光是由多个发光二极管制成的。白天太阳能电池板吸收大量的太阳能,夜晚太阳能电池板旁边的蓄电池是将
___________ 能转化为___________ 能。
(3)太阳能是人类能源的宝库,太阳能集热器是直接利用太阳能的一种装置,它可以利用太阳能把水加热,下面是某太阳能热水器铭牌上的一组技术参数:
其中“吸热功率”是指:在阳光照射下,集热管每秒钟吸收太阳辐射的能量(热量)。若此热水器中装满20℃的水,要使水温升高到50℃,需要吸收的热量是___________ J;若按最大吸热功率计算,加热这些水需要的时间是___________ h。(不计热量散失)
(1)路面施工常见的路面钻机,用到了柴油机,柴油机工作时,
(2)亮化工程中全部安装的是一款太阳能LED路灯,LED灯泡的发光是由多个发光二极管制成的。白天太阳能电池板吸收大量的太阳能,夜晚太阳能电池板旁边的蓄电池是将
(3)太阳能是人类能源的宝库,太阳能集热器是直接利用太阳能的一种装置,它可以利用太阳能把水加热,下面是某太阳能热水器铭牌上的一组技术参数:
型号 | 真空管/mm 直径×长度 | 容积/L | 集热管采光面积/m2 | 吸热功率/W | 水温/℃ |
A821﹣1.8M | 58×1800 | 200 | 2.90 | 1200﹣2500 | 40﹣98 |
其中“吸热功率”是指:在阳光照射下,集热管每秒钟吸收太阳辐射的能量(热量)。若此热水器中装满20℃的水,要使水温升高到50℃,需要吸收的热量是
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综合题
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适中
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解题方法
【推荐3】某款太阳能电池板,它能确保与日照方向始终垂直,使其吸收的太阳能最多。该电池板装有自动清洁装置,电池板相关参数如表。已知:水的比热容c=4.2×103J/(kg•℃),焦炭的热值q=3×107J/kg。
(1)太阳能属于 ___________ (填“常规”或“新”)能源;
(2)电池板自动清洁一次需要120min,需要消耗的电能为___________ 度;这一能量需要完全燃烧 ___________ kg焦炭;
(3)某天,电池板接收太阳辐射的平均功率为1000W/m2,转化的电能直接供功率为4kW的用电器工作,多余的电能存储在电池中,晚上将当天存储的电能全部转化为内能,可将50kg的水升温40℃,则当天的日照时间为___________ min。
叶片面积 | 光电转换效率 | 充电效率 | 清洁功率 |
25m2 | 20% | 70% | 1kW |
(2)电池板自动清洁一次需要120min,需要消耗的电能为
(3)某天,电池板接收太阳辐射的平均功率为1000W/m2,转化的电能直接供功率为4kW的用电器工作,多余的电能存储在电池中,晚上将当天存储的电能全部转化为内能,可将50kg的水升温40℃,则当天的日照时间为
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