Question

【题目】太阳能飞机

2015年3月，全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”（如图所示）开始首次环球飞行，途径我国重庆和南京两个城市，此行的重要目的是传播新能源概念．“阳光动力”2号太阳能飞机翼展达到72米，比波音747﹣8型的翼展还要宽3.5米；机长22.4米，接近一个篮球场的长度；机高6.37米，相当于三层楼；而重量仅有2.3吨，跟一辆宝马760Li的重量相差无几．

跟它巨大的尺寸相比，“阳光动力”2号的飞行性能数据可能会让你有种回到莱特兄弟时代的感觉．它的起飞速度只有35千米/小时，比博尔特奔跑的速度还要慢．巡航速度90千米/小时，最大速度不过140千米/小时，绝对是遵纪守法好司机的驾驶记录水平．

然而，“阳光动力”2号又是一架集合了当今材料、电子、结构、人机工程学最顶尖技术于一体的大号玩具．它的机翼、机身和水平尾翼上共贴敷了17248片135微米厚的单晶硅薄膜太阳能电池，虽然23%的光电效率并不是世界上最高的，却是平衡了能效、强度和重量后的最优选择．

这些电池可以产生最大70千瓦的功率，这些电力可以输出给四台单台功率13.5千瓦的电动机，带动四扇4米直径的双叶螺旋桨，给飞机提供动力．整个推进系统的电力﹣动力转换效率高达94%．阳光充足时多余的电力还会向四个发动机吊舱中的锂聚合物电池组充电．这四组电池总重633千克，能量密度达到了260瓦时/千克，目前市面上电动汽车的电池能量密度水平还徘徊在200瓦时/千克．这些电池可以让“阳光动力”2号熬过漫长的黑夜，迎来新一天的阳光．

由于要用尽可能少的能源飞更远的距离，整架飞机的空气动力学布局采取了有着超高升阻比的滑翔机外形．细长的机翼给结构和材料提出了严苛的要求．最终，机翼里布置了140根碳纤维肋条，外表的蒙皮则采用了一种全新开发的树脂薄膜材料，厚度仅有17微米．除了机翼肋骨，机身的大部分骨架和硬质外壳也都采用了碳纤维材料，某些碳纤维板材每平方米的重量仅有25克，是普通打印纸的三分之一．

请解答下列问题

（1）该飞机白天飞行时，利用高效太阳能电池版将电磁能（太阳能）转化为________能；夜间飞行时，利用其超轻薄离子电池储备的________能转化为电能，首次实现昼夜飞行而不耗费一滴燃油．

（2）该机从重庆飞往南京的航程约为1260km，用时17.5h．则它的飞行速度为________km/h；

（3）为降低飞行时的能量消耗，该机选用新型轻质材料，取面积为1m2 ， 厚度为1mm的新型材料，测得其质量为250g，则该材料的密度为________．

Answer 1

【答案】电化学720.25×103kg/m3

【解析】

(1)电池板白天将太阳能转化为电能，直接利用；夜间飞行时，利用其超轻薄离子电池储备的化学能转化为电能；(2)飞行速度v＝＝72km/h，(3)材料的体积V＝Sh＝1m2×0.001m＝1×103m3，m＝250g＝0.25kg，该材料的密度ρ＝＝＝0.25×103kg/m3.