Question

【題目】2015年4月21日，重達2.3噸的世界上最大的太陽能飛機“陽光動力2號”降落在南京機場。如圖所示，該飛機機身和機翼均采用極輕的碳纖維材料，機翼上安裝有高效太陽能電池板，能提供65kW的最大功率，該飛機的最大飛行速度為140km/h。假設飛機停在水平地面時輪與地面的總接觸面積為0.1m2，g取10N/kg。求：

⑴飛機停在水平地面時對地面的壓強大小；

⑵當飛機發動機的輸出功率保持60kW，并以108 km/h的速度水平勻速飛行時，發動機的牽引力大小；

⑶若飛機發動機保持60kW的輸出功率勻速飛行1h，發動機輸出的能量為多大？這些能量相當于多少升的航空燃油完全燃燒時釋放的能量？航空燃油的熱值取4×107J/kg，密度取0.75×103kg/m3。

Answer 1

【答案】（1）2.3×105Pa （2）2×103N (3)2.16×108J 7.2L

【解析】試題分析：（1）飛機在水平地面，對地面的壓力：F=G=mg=2.3×103 kg×10N/kg=2.3×104 N；

飛機對地面的壓強：p=F/S=mg/S=2.3×104N/0.1m2=2.3×105 Pa；

（2）由P=Fv得：F=P/v=60×103W/30m/s=2×103 N；

（3）由P=W/t得：W=Pt=60×103W×3600s=2.16×108J；

由Q=qm得：m=Q/q=2.16×108J/4×107J/kg=5.4kg；

由ρ=m/V得：V=m/ρ=5.4kg/0.75×103kg/m3=7.2×10-3m3 =7.2L