Question

【題目】2015年10月，我國研發的平流層飛艇“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，其推進系統有太陽能電池提供能量．推進器產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．
（1）太陽能屬于能源．
（2）飛艇氣囊內的氣體密度比艇外的空氣密度 ． 若飛艇的氣囊體積為3×104m3 ， 則飛艇在平流層受到的浮力約為N．（平流層空氣密度取0.06kg/m3 ， g取10N/kg）
（3）飛艇懸停時，推進器將空氣推向后方獲得向前的推力，說明；飛艇所受的空氣阻力與風速的關系如圖乙，推進器的功效（功效是指推進器的推力與功率的比值）為0.01N/W，當平流層風速為40m/s時，飛艇推進器的功率為W．

Answer 1

【答案】
（1）可再生
（2）小；1.8×104
（3）力的作用是相互的；1.44×105W
【解析】解：（1）太陽能可從自然界不斷獲得，屬可再生能源；（2）飛艇是利用它們在空氣中的浮力來工作的；根據阿基米德原理F浮=ρ液gV排與G艇=ρ艇gV艇比較可知：在V排=V艇的條件下，要使F浮＞G艇 ， 只有當飛艇內的氣體密度小于空氣的密度時，才可以升空； 飛艇在平流層受到的浮力：
F浮=ρ空氣gV排=0.06kg/m3×10N/kg×3×104m3=1.8×104N；（3）飛艇懸停時，推進器向后推動空氣，對空氣施加力的作用，由于物體間力的作用是相互的，因此空氣對飛艇施加向前的反作用力，飛艇就前進了；
由圖乙可知，當風速為400m2/s2時，飛艇受到的阻力f=360N，
當平流層風速為40m/s時，飛艇受到的阻力f′= ×360N=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，
此時飛艇推進器的功率為：P= = =1.44×105W．
故答案為：（1）可再生；（2）小；1.8×104；（3）力的作用是相互的；1.44×105W．
（1）可以從自然界源源不斷地得到的能源稱之為可再生能源；一旦消耗就很難再生的能源稱之為不可再生能源；（2）當浮力大于重力或者物體密度小于氣體密度時，物體上浮；
已知空氣的密度和飛艇的體積，根據公式F浮=ρ空氣gV排可求飛艇受到的浮力；（3）力是物體對物體的作用，物體間力的作用是相互的；
根據飛艇所受的空氣阻力與風速的關系圖可知，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，根據推進器的功效求出飛艇推進器的功率．