Question

国际航空运输协会希望能在2050年实现飞行器的碳排放量为零，瑞士“阳光动力号”太阳能飞机在这方面作出了大胆的尝试．该飞机的机翼承载200m²的光伏电池面板，飞行速度为72km/h．已知太阳辐射功率为1.68×10⁶J/（太阳辐射功率是指1h内辐射到1m²面积上的太阳能）求：
（1）飞机每天接受光照的时间约为10h，则飞机的机翼每天接收的太阳能约为多少J？
（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，则飞机以正常飞行速度飞行1h，克服空气阻力做功多少J？
（3）飞机上每台发动机的功率为多少W？（飞机上有四台发动机）

Answer

（1）由题意知道太阳辐射功率和光伏电池面板面积，利用吸热公式Q吸=PSt求接收的太阳能；
（2）已知速度和飞行时间求出距离，则利用功的公式W=fs即可求克服空气阻力做的功；
（3）克服空气阻力做功就是飞机上发动机需要完成的功，则利用P=求出总功率，然后即可求出每台发动机的功率．
【解析】
（1）已知太阳辐射功率P=1.68×106J/（m2•h），S=200m2，t=10h，
每天接收的太阳能Q吸=PSt=1.68×106J/（m2•h）×200m2×10h=3.36×109J；
（2）飞机以正常飞行速度飞行1h通过的距离为：s=vt=72km/h×1h=72km=72000m．
则克服空气阻力做的功W=fs=1500N×72000m=1.08×108J，
（3）∵发动机所做的功是用来克服空气阻力做功，
∴W总=W=1.08×108J，
则总功率为P总===3×104W，
∴每台发动机的功率为P=P总=×3×104W=7.5×103W．
答：（1）飞机每天接受光照的时间约为10h，则飞机的机翼每天接收的太阳能约为3.36×109J；
（2）克服空气阻力做功1.08×108J；
（3）飞机上每台发动机的功率为7.5×103W．