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据有关媒体报道:“阳光动力2号”太阳能飞机于2015年3月9日从阿联酋首都阿布扎比起飞,展开为期近5个月的环球之旅,在中国重庆.南京等地停留,最后返回出发点.总飞行天数25天,总里
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据有关媒体报道:“阳光动力2号”太阳能飞机于2015年3月9日从阿联酋首都阿布扎比起飞,展开为期近5个月的环球之旅,在中国重庆.南京等地停留,最后返回出发点.总飞行天数25天,总里程达35000km.本次环球之旅的意义是向世人展示创新和环保理念,推广清洁能源.在白天飞行时,飞机“汲取”太阳能并转化为电能,还能将多余的太阳能电力储备到高性能蓄电池中供夜间飞行,实现不用一滴燃油昼夜飞行.
整架飞机的动力来源于机翼上安装的17248块超薄.高效太阳能电池板,面积达到260平方米,太阳光照射到太阳能电池板单位面积上的辐射功率为1.0×103W/m2,”阳光动力2号”使用的太阳能电池板属于第一代单晶硅薄膜太阳能电池,它将太阳能转化为电能的效率较高,达到25%,飞机的飞行速度平均为108km/h.求:
![作业帮](http://img.zuoyebang.cc/zyb_b9fb3f4605a403882aa2522c3d76d23c.jpg)
(1)正常工作时,太阳能电池的电功率为多少?
(2)如果飞机在空中沿水平方向匀速飞行时受到的空气阻力为1500N,则飞机克服空气阻力做功的平均功率为多少?
(3)已知飞机上电动机的效率是90%,不计其它能量损耗.若飞机每天接受光照的时间为10h,则飞机每天光照时能储备多少电能供夜间飞行?
(4)若太阳辐射的总功率为3.9×1026瓦,且太阳光在穿过太空及地球大气层到达太阳能电池板的途中有28%的能量损耗,还知道半径为R的球面面积为 S=4πR2.请根据这些资料计算太阳到地球的距离.
整架飞机的动力来源于机翼上安装的17248块超薄.高效太阳能电池板,面积达到260平方米,太阳光照射到太阳能电池板单位面积上的辐射功率为1.0×103W/m2,”阳光动力2号”使用的太阳能电池板属于第一代单晶硅薄膜太阳能电池,它将太阳能转化为电能的效率较高,达到25%,飞机的飞行速度平均为108km/h.求:
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(1)正常工作时,太阳能电池的电功率为多少?
(2)如果飞机在空中沿水平方向匀速飞行时受到的空气阻力为1500N,则飞机克服空气阻力做功的平均功率为多少?
(3)已知飞机上电动机的效率是90%,不计其它能量损耗.若飞机每天接受光照的时间为10h,则飞机每天光照时能储备多少电能供夜间飞行?
(4)若太阳辐射的总功率为3.9×1026瓦,且太阳光在穿过太空及地球大气层到达太阳能电池板的途中有28%的能量损耗,还知道半径为R的球面面积为 S=4πR2.请根据这些资料计算太阳到地球的距离.
▼优质解答
答案和解析
(1)正常工作时,太阳能电池的电功率:
P1=p0Sη=1.0×103W/m2×260m2×25%=6.5×104W;
(2)飞机的飞行平均速度:
v=108km/h=30m/s,
飞机克服空气阻力做功的平均功率:
P2=fv=1500N×30m/s=4.5×104W;
(3)电动机消耗电能的电功率:
PM=
=
=5×104W,
由P=
可得,飞机每天光照时能储备电能:
E=(P1-PM)t=(6.5×104W-5×104W)×10×3600s=5.4×108J;
(4)地球获得能量的功率:
P0S′=P(1-28%),
即1.0×103W/m2×4πR2=3.9×1026W×(1-28%),
解得:R≈1.5×1011m.
答:(1)太阳能电池的电功率为6.5×104W;
(2)飞机克服空气阻力做功的平均功率为4.5×104W;
(3)飞机每天光照时能储备电能5.4×108J;
(4)太阳到地球的距离1.5×1011m.
P1=p0Sη=1.0×103W/m2×260m2×25%=6.5×104W;
(2)飞机的飞行平均速度:
v=108km/h=30m/s,
飞机克服空气阻力做功的平均功率:
P2=fv=1500N×30m/s=4.5×104W;
(3)电动机消耗电能的电功率:
PM=
P2 |
η |
4.5×104W |
90% |
由P=
W |
t |
E=(P1-PM)t=(6.5×104W-5×104W)×10×3600s=5.4×108J;
(4)地球获得能量的功率:
P0S′=P(1-28%),
即1.0×103W/m2×4πR2=3.9×1026W×(1-28%),
解得:R≈1.5×1011m.
答:(1)太阳能电池的电功率为6.5×104W;
(2)飞机克服空气阻力做功的平均功率为4.5×104W;
(3)飞机每天光照时能储备电能5.4×108J;
(4)太阳到地球的距离1.5×1011m.
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