《2025年单元双测全优测评卷九年级物理下册苏科版》

21. 新情境 阳光动力2号 (2023·陕西中考)“阳光动力2号”是实现首次环球飞行的太阳能飞机. 该飞机利用机身表面安装的光伏电池将太阳能转化为电能，这些电能可直接驱动飞机的电动机工作，还可同时给机载电池充电. 该飞机质量为2500 kg，平均飞行速度为75 km/h，飞机搭载4个电动机用于驱动螺旋桨旋转，每个电动机的功率为13.5 kW，其工作效率为90％. 光伏电池经10 h正常光照后，可为飞机提供340 kW·h电能，这些电能只用来充电时，刚好可将机载电池从0充至100％满电状态. 请完成下列问题.
(1)电动机工作时将________能转化为________能.
(2)飞机停放在水平地面上时，飞机支撑架与水平地面的总接触面积为0.2 m²，则飞机对地面的压强是多少？(g取10 N/kg)
(3)若光伏电池将太阳能转化为电能的效率为24％，则将机载电池从0充至100％满电状态，所需要的太阳能是多少？
(4)机载电池充满电时，飞机从甲地出发，以最大功率飞往相距750 km的乙地，飞行过程中光照正常，且当天光照时长不低于10 h，根据飞行安全要求，飞机降落时机载电池剩余电能不低于总量的20％，飞机是否能按要求到达乙地？

答案：
(1)电　机械　
(2)$1.25×10^{5}Pa$
(3)$5.1×10^{9}J$　
(4)能
[解析]
(1)电动机工作时将电能转化为机械能.
(2)飞机的重力$G = mg = 2500kg×10N/kg = 2.5×10^{4}N$，飞机对水平地面的压力等于自身的重力，即$F = G = 2.5×10^{4}N$，飞机对地面的压强$p=\frac{F}{S}=\frac{2.5×10^{4}N}{0.2m^{2}} = 1.25×10^{5}Pa$.
(3)机载电池从0充至100%满电状态需要的太阳能$W_{太}=\frac{W_{电}}{\eta_{1}}=\frac{340×3.6×10^{6}J}{24\%}=5.1×10^{9}J$.
(4)由$v=\frac{s}{t}$得，飞机从甲地飞到乙地的时间$t=\frac{s}{v}=\frac{750km}{75km/h}=10h$，飞机飞行需要的机械能$W_{机}=Pt = 4×13.5kW×10h = 540kW\cdot h$，电动机需消耗的电能$W_{耗电}=\frac{W_{机}}{\eta_{2}}=\frac{540kW\cdot h}{90\%}=600kW\cdot h$，本次飞行中，电池可以提供的总电能$W_{总}=340kW\cdot h + 340kW\cdot h = 680kW\cdot h$，降落时，电池剩余电能$W_{剩余}=680kW\cdot h - 600kW\cdot h = 80kW\cdot h$，要求机载电池剩余电能为总电能的20%：$W_{剩余}'=340kW\cdot h×20\% = 68kW\cdot h$，由于$W_{剩余}＞W_{剩余}'$，所以飞机能按要求从甲地飞到乙地.