Question

【題目】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碳纖維材料，其承載能力要比一般材料更好，但質量僅與一輛小型汽車相差無幾．飛機上設有的通話、網絡等設備，可隨時保證飛機與地面的聯系．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飛行．并且下降到1500米的高度，以減少能耗。飛機的有關技術參數如下表:

飛機凈/總質量 kg	2300/3600	發動機最大功率 kw	54
鋰電池能量密度 kw·h/kg	0.25	發動機轉換效率	90%
鋰電池的總質量 kg	630	――――――――――

（1）白天飛機在高海拔高度飛行，而晚上下降到低海拔高度飛行，這一過程______能轉化為_______能。

（2）若鋰電池充滿電后的總儲存量為5.76×108J。某次飛行消耗了鋰電池總儲存量的20%，發動機轉換效率為90%[則發動機輸出的機械能為___________J，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___________ m3．（已知氫氣的熱值為1.4×108J/m3）．

（3）若飛機發動機最大功率為54kw，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______ N，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15m/s速度沿水平方向運行時，發動機輸出的功率為_______ W．

（4）科技興趣小組利用測距傳感器為飛機設計了一款飛行高度測距儀．測距傳感器的阻值R1與離地高度h的關系如圖乙所示．設計的飛行高度檢測電路如圖丙所示，R0為定值電阻．要使高度表（實質是電流表或電壓表）示數能隨飛行高度的增大而增大，則應將______________________（選填“電流”或“電壓”）表改裝成高度表．該高度表示數刻度__________（選填“均勻”或“不均勻”）．

Answer 1

【答案】 重力勢能 動能 1.0206×108 0.729 1800 6750 電壓表 不均勻

【解析】（1）白天飛機在高海拔高度飛行，而晚上下降到低海拔高度飛行，這一過程中高度減小，速度增加，重力勢能轉化為動能。

(2)飛機的鋰電池總的儲存能量5.76×108J：飛機飛行消耗了鋰電池總儲存量的20%，發電機輸出的機械能：W機＝20%×90%×5.76×108J ＝1.0206×108J，由題W機＝Q＝Vq，不考慮能量損失，需要完全燃燒氫氣體積：V＝ ＝0.729m3.(3) P＝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＝ ＝ ＝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：，則當飛機以15m/s速度沿水平方向運動時，發動機的推力：F2＝f2＝f1 ＝1.8×103N＝450N，發動機輸出的功率：P2＝F2v2＝450N×15m/s＝6750W.(5) 兩個電阻串聯，電流表測量串聯電路的電流，電壓表測量R1兩端的電壓，由乙圖得到電阻R1隨高度的增加而增大，當高度增大時，R1的電阻變大，電路中總電阻R＝R1R0，總電阻變大，根據I＝得到電路中電流的變小，所以不能將電流表改成高度表，R0兩端電壓U0＝IR0，I變小，R0不變，U0變小，根據串聯電路電壓的規律得到R1兩端的電壓U1＝UU0，U不變，U0變小，U1變大，所以電壓表改裝成高度表；由乙說明R1高度h成一次函數關系,電壓標的示數：U1＝IR1，由于I不是定值，I隨R1的增大而減小，故電壓表(高度表)示數是不均勻的。