015年10月,我国研发的平流层飞艇“圆梦”号(如图*)首飞成功.飞艇依靠浮力可升到20km高的平流层,其推进...
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015年10月,我国研发的平流层飞艇“圆梦”号(如图*)首飞成功.飞艇依靠浮力可升到20km高的平流层,其推进系统有太阳能电池提供能量.推进器产生的推力与气流对飞艇的水平作用力平衡,可使飞艇长时间悬停.
(1)太阳能属于 能源.
(2)飞艇气囊内的气体密度比艇外的空气密度 .若飞艇的气囊体积为3×104m3,则飞艇在平流层受到的浮力约为 N.(平流层空气密度取0.06kg/m3,g取10N/kg)
(3)飞艇悬停时,推进器将空气推向后方获得向前的推力,说明 ;飞艇所受的空气阻力与风速的关系如图乙,推进器的功效(功效是指推进器的推力与功率的比值)为0.01N/W,当平流层风速为40m/s时,飞艇推进器的功率为 W.
【回答】
【考点】太阳能;力作用的相互*;浮力大小的计算;功率的计算.
【分析】(1)可以从自然界源源不断地得到的能源称之为可再生能源;一旦消耗就很难再生的能源称之为不可再生能源;
(2)当浮力大于重力或者物体密度小于气体密度时,物体上浮;
已知空气的密度和飞艇的体积,根据公式F浮=ρ空气gV排可求飞艇受到的浮力;
(3)力是物体对物体的作用,物体间力的作用是相互的;
根据飞艇所受的空气阻力与风速的关系图可知,飞艇匀速飞行时受到受到的水平推力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,根据推进器的功效求出飞艇推进器的功率.
【解答】解:
(1)太阳能可从自然界不断获得,属可再生能源;
(2)飞艇是利用它们在空气中的浮力来工作的;根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排与G艇=ρ艇gV艇比较可知:在V排=V艇的条件下,要使F浮>G艇,只有当飞艇内的气体密度小于空气的密度时,才可以升空;
飞艇在平流层受到的浮力:
F浮=ρ空气gV排=0.06kg/m3×10N/kg×3×104m3=1.8×104N;
(3)飞艇悬停时,推进器向后推动空气,对空气施加力的作用,由于物体间力的作用是相互的,因此空气对飞艇施加向前的反作用力,飞艇就前进了;
由图乙可知,当风速为400m2/s2时,飞艇受到的阻力f=360N,
当平流层风速为40m/s时,飞艇受到的阻力f′=×360N=1440N;
飞艇悬停在空中,因此飞艇受到的水平推力和阻力是一对平衡力,所以,水平推力:F=f′=1440N,
此时飞艇推进器的功率为:P===1.44×105W.
故*为:(1)可再生;(2)小;1.8×104;(3)力的作用是相互的;1.44×105W.
知识点:各地中考
题型:综合题
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