Question

15．閱讀短文，回答問題．
“陽光動(dòng)力2號(hào)”太陽能飛機(jī)
  2015年4月21日，世界最大的太陽能飛機(jī)“陽光動(dòng)力2號(hào)”（如圖1）飛抵南京．“陽光動(dòng)力2號(hào)”由極輕的碳纖維材料制成，翼展長(zhǎng)達(dá)72m，但質(zhì)量?jī)H有2.3t，與普通越野車相差無幾．白天，飛機(jī)飛行高度達(dá)到海拔8500m，依靠?jī)梢砩习惭b的太陽能電池板為直流電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，同時(shí)對(duì)鋰電池充電以保證夜間或陰雨天不間斷飛行．晚上，依靠?jī)?chǔ)存在鋰電池里的電能繼續(xù)飛行，并逐漸下降到1500m的高度，以減少能耗．下表為“陽光動(dòng)力2號(hào)”飛機(jī)部分技術(shù)參數(shù)，能量密度是指電池單位質(zhì)量所輸出的電能．

鋰電池能量密度	0.25kW•h/kg	電動(dòng)機(jī)最大輸出功率	54kW
鋰電池的總質(zhì)量	633kg	電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率	90%

（1）如圖2四個(gè)裝置中，能反映電動(dòng)機(jī)工作原理的是B

（2）該飛機(jī)采用密度小、硬度大（選填“大”或“小”）的新型碳纖維材料制成的．飛  機(jī)的動(dòng)力全部來源于太陽能，太陽能是可再生（選填“可再生”或“不可再生”）能源．飛機(jī)機(jī)翼的上表面較凸起，在飛行時(shí)，機(jī)翼上方的氣體流速大，壓強(qiáng)�。ㄟx填“大”或“小”）．
（3）飛機(jī)在電動(dòng)機(jī)最大輸出功率牽引下，以30m/s的速度沿水平方向正常巡航時(shí)，所受的阻力為1.8×10³N．若飛機(jī)沿水平方向飛行過程中所受阻力與速度的平方成正比．某次飛機(jī)夜間以20m/s的速度水平飛行消耗了鋰電池總儲(chǔ)存能量的10%，則電動(dòng)機(jī)的輸出功率為16kW，飛機(jī)水平飛行的航程約為64km（航程計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)）．
（4）科技興趣小組利用測(cè)距傳感器為飛機(jī)設(shè)計(jì)了一款飛行高度測(cè)距儀．測(cè)距傳感器的阻值R₁與離地高度h的關(guān)系如圖3甲所示．設(shè)計(jì)的飛行高度檢測(cè)電路如圖3乙所示，R₀為定值電阻．要使高度表（實(shí)質(zhì)是電流表或電壓表）示數(shù)能隨飛行高度的增大而增大，則應(yīng)將電壓（選填“電流”或“電壓”）表改裝成高度表．若電池用久后電壓減小，將會(huì)使測(cè)得的高度值與實(shí)際高度值相比偏小（選填“偏大”、“偏小”或“一樣大”）．

Answer 1

分析 （1）電動(dòng)機(jī)是利用通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)原理制成的；
（2）飛機(jī)材料利用密度小，硬度大的新型碳纖維材料制成的；根據(jù)能源定義分析解答；利用流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系分析解答；
（3）利用P=Fv求出牽引力，結(jié)合二力平衡得出阻力大�。桓鶕�(jù)阻力與速度平方成正比，計(jì)算20m/s速度沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率．
（4）檢測(cè)電路采用了“穩(wěn)流電源”由此知高度表應(yīng)是電壓表；結(jié)合圖丙分析高度表示數(shù)刻度是否均勻．

解答 解：（1）電動(dòng)機(jī)是利用通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的，是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，據(jù)題中A、是電流的磁效應(yīng)；B、為通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；C、為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；D、為電磁鐵的應(yīng)用，故選：B；
（2）單純從減輕質(zhì)量的要求考慮，由公式m=ρV知，在飛機(jī)體積一定的情況下，要減輕質(zhì)量，應(yīng)該選擇密度較小的材料；從抗壓能力來說應(yīng)該選擇硬度大的材料；太陽能屬于可再生能源；飛機(jī)機(jī)翼的上表面較凸起，在飛行時(shí)，機(jī)翼上方的氣體流速大，壓強(qiáng)小，由此獲得向上的升力；
（3）P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，飛機(jī)在最大功率下，以30m/s的速度沿水平方向正常巡航時(shí)，所受的阻力：
f₁=F₁=$\frac{{P}_{最大}}{v}$=$\frac{54000W}{30m/s}$=1.8×10³N；
飛機(jī)沿水平方向飛行過程中所受阻力與速度成正比，即：
$\frac{{f}_{1}}{{f}_{2}}$=$\frac{{v}_{1}^{2}}{{v}_{2}^{2}}$，
則當(dāng)飛機(jī)以20m/s速度沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的推力：
F₂=f₂=$\frac{{{f}_{1}v}_{2}^{2}}{{v}_{1}^{2}}$=$\frac{1.8×1{0}^{3}N×（20m/s）^{2}}{（30m/s）^{2}}$=800N，
發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率：
P₂=F₂v₂=800N×20m/s=16000W=16kW．
電池輸出的電能為：W=0.25×3.6×10⁶J/kg×633kg×90%×10%=5.1273×10⁷J
飛機(jī)飛行時(shí)間為：t=$\frac{W}{P}$=$\frac{5.1273×1{0}^{7}J}{16000W}$=3204.5625s，
故飛行距離為：s=vt=20m/s×3204.5625s=64091.25m≈64km；
（4）由題檢測(cè)電路電源輸出的電流恒定，高度表示數(shù)能隨飛行高度的增大而增大，所以高度計(jì)應(yīng)是電壓表，由丙說明R₁高度h成一次函數(shù)關(guān)系，所以電壓表應(yīng)與R₁并聯(lián)，由U=IR₁知電壓表（高度表）示數(shù)是均勻；
電池用的時(shí)間長(zhǎng)了，電壓降低，內(nèi)阻變大，電路中電流變小，將會(huì)使測(cè)得的高度值與實(shí)際高度值相比偏�。�
故答案為：（1）B；（2）大； 可再生；�。唬�3）1.8×10³；16；64；（4）電壓；偏�。�

點(diǎn)評(píng) 本題為物理知識(shí)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用題，題目中給出了必要的信息，應(yīng)注意提取有用信息并結(jié)合相關(guān)物理知識(shí)求解，關(guān)鍵是從大量文字材料中抓住核心信息，考查學(xué)生基本的學(xué)習(xí)能力；此題是一道綜合性的難題．