Question

【題目】太陽能飛機(jī)

2015年3月，全球最大的太陽能飛機(jī)“陽光動(dòng)力2號(hào)”（如圖所示）開始首次環(huán)球飛行，途徑我國(guó)重慶和南京兩個(gè)城市，此行的重要目的是傳播新能源概念．“陽光動(dòng)力”2號(hào)太陽能飛機(jī)翼展達(dá)到72米，比波音747﹣8型的翼展還要寬3.5米；機(jī)長(zhǎng)22.4米，接近一個(gè)籃球場(chǎng)的長(zhǎng)度；機(jī)高6.37米，相當(dāng)于三層樓；而重量?jī)H有2.3噸，跟一輛寶馬760Li的重量相差無幾．

跟它巨大的尺寸相比，“陽光動(dòng)力”2號(hào)的飛行性能數(shù)據(jù)可能會(huì)讓你有種回到萊特兄弟時(shí)代的感覺．它的起飛速度只有35千米/小時(shí)，比博爾特奔跑的速度還要慢．巡航速度90千米/小時(shí)，最大速度不過140千米/小時(shí)，絕對(duì)是遵紀(jì)守法好司機(jī)的駕駛記錄水平．

然而，“陽光動(dòng)力”2號(hào)又是一架集合了當(dāng)今材料、電子、結(jié)構(gòu)、人機(jī)工程學(xué)最頂尖技術(shù)于一體的大號(hào)玩具．它的機(jī)翼、機(jī)身和水平尾翼上共貼敷了17248片135微米厚的單晶硅薄膜太陽能電池，雖然23%的光電效率并不是世界上最高的，卻是平衡了能效、強(qiáng)度和重量后的最優(yōu)選擇．

這些電池可以產(chǎn)生最大70千瓦的功率，這些電力可以輸出給四臺(tái)單臺(tái)功率13.5千瓦的電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)四扇4米直徑的雙葉螺旋槳，給飛機(jī)提供動(dòng)力．整個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)的電力﹣動(dòng)力轉(zhuǎn)換效率高達(dá)94%．陽光充足時(shí)多余的電力還會(huì)向四個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙中的鋰聚合物電池組充電．這四組電池總重633千克，能量密度達(dá)到了260瓦時(shí)/千克，目前市面上電動(dòng)汽車的電池能量密度水平還徘徊在200瓦時(shí)/千克．這些電池可以讓“陽光動(dòng)力”2號(hào)熬過漫長(zhǎng)的黑夜，迎來新一天的陽光．

由于要用盡可能少的能源飛更遠(yuǎn)的距離，整架飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)布局采取了有著超高升阻比的滑翔機(jī)外形．細(xì)長(zhǎng)的機(jī)翼給結(jié)構(gòu)和材料提出了嚴(yán)苛的要求．最終，機(jī)翼里布置了140根碳纖維肋條，外表的蒙皮則采用了一種全新開發(fā)的樹脂薄膜材料，厚度僅有17微米．除了機(jī)翼肋骨，機(jī)身的大部分骨架和硬質(zhì)外殼也都采用了碳纖維材料，某些碳纖維板材每平方米的重量?jī)H有25克，是普通打印紙的三分之一．

請(qǐng)解答下列問題

（1）該飛機(jī)白天飛行時(shí)，利用高效太陽能電池版將電磁能（太陽能）轉(zhuǎn)化為________能；夜間飛行時(shí)，利用其超輕薄離子電池儲(chǔ)備的________能轉(zhuǎn)化為電能，首次實(shí)現(xiàn)晝夜飛行而不耗費(fèi)一滴燃油．

（2）該機(jī)從重慶飛往南京的航程約為1260km，用時(shí)17.5h．則它的飛行速度為________km/h；

（3）為降低飛行時(shí)的能量消耗，該機(jī)選用新型輕質(zhì)材料，取面積為1m2 ， 厚度為1mm的新型材料，測(cè)得其質(zhì)量為250g，則該材料的密度為________．

Answer 1

【答案】電化學(xué)720.25×103kg/m3

【解析】

(1)電池板白天將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，直接利用；夜間飛行時(shí)，利用其超輕薄離子電池儲(chǔ)備的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；(2)飛行速度v＝＝72km/h，(3)材料的體積V＝Sh＝1m2×0.001m＝1×103m3，m＝250g＝0.25kg，該材料的密度ρ＝＝＝0.25×103kg/m3.