Question

【題目】2016年7月26日，全球最大的太陽能飛機(jī)“陽光動力2號”（如圖所示）降落在阿聯(lián)酋阿布扎比機(jī)場，完成人類首次太陽能環(huán)球飛行壯舉．這次飛行共經(jīng)歷了十段航程，途徑我國重慶和南京兩個城市．整個飛行過程中，飛機(jī)依靠太陽能為平均功率10kW的電動機(jī)提供動力，首次實(shí)現(xiàn)晝夜飛行而不耗費(fèi)一滴燃油，成功地向人們傳播了新能源理念．某日，日照持續(xù)15h，白天高效太陽能電池板將太陽能E的25%轉(zhuǎn)化為電能，若其中一部分電能全部為電動機(jī)提供動力，另一部分電能全部給超輕薄鋰離子電池充電，其充電效率為90%．夜間飛行時，如果鋰離子電池將儲備的能量全部釋放，為電動機(jī)提供動力．
（1）求飛機(jī)上的電動機(jī)工作一天消耗的電能W；
（2）求太陽能電池板提供給鋰離子電池充電的電能W充；
（3）若每秒每平方米的太陽能電池板接收太陽輻射的功率為250W/s，則覆蓋在飛機(jī)表面的太陽能電池板面積S至少為多少？（保留一位小數(shù)）

Answer 1

【答案】
（1）解：由P= 可得，飛機(jī)上的電動機(jī)工作一天消耗的電能：

W=Pt=10kW×24h=240kWh

（2）解：飛機(jī)夜間飛行的時間：

t′=24h﹣15h=9h，

夜間飛行時消耗的電能：

W夜=Pt′=10kW×9h=90kWh，

由η= ×100%可得，太陽能電池板提供給鋰離子電池充電的電能：

W充= = =100kWh

（3）解：白天飛行時電動機(jī)消耗的電能：

W白=Pt″=10kW×15h=150kWh

飛機(jī)獲得的總電能：

W電=W白+W充=150kWh+100kWh=250kWh，

由η= ×100%可得，飛機(jī)獲得的太陽能：

E= = =1000kWh=3.6×109J，

由E=PSt可得，覆蓋在飛機(jī)表面的太陽能電池板面積：

S= = ≈266.7m2

【解析】（1）知道電動機(jī)的功率，根據(jù)W=Pt求出飛機(jī)上的電動機(jī)工作一天消耗的電能；（2）根據(jù)日照持續(xù)15h可求飛機(jī)夜間飛行的時間，根據(jù)W=Pt求出夜間飛行時電動機(jī)消耗的電能，根據(jù)效率公式求出太陽能電池板提供給鋰離子電池充電的電能；（3）根據(jù)W=Pt求出白天飛行時電動機(jī)消耗的電能，然后求出飛機(jī)獲得的總電能，根據(jù)效率公式求出飛機(jī)獲得的太陽能，根據(jù)“每秒每平方米的太陽能電池板接收太陽輻射的功率”求出覆蓋在飛機(jī)表面的太陽能電池板面積．
【考點(diǎn)精析】利用電功的計(jì)算對題目進(jìn)行判斷即可得到答案，需要熟知電功計(jì)算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）．