2016年7月26日，全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”（如图所示）降落在阿联酋阿布扎比机场，完成人类首次太阳能环球飞行壮举．这次飞行共经历了十段航程，途径我国重庆和南京两个

Question

2016年7月26日，全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”（如图所示）降落在阿联酋阿布扎比机场，完成人类首次太阳能环球飞行壮举．这次飞行共经历了十段航程，途径我国重庆和南京两个城市．整个飞行过程中，飞机依靠太阳能为平均功率10kW的电动机提供动力，首次实现昼夜飞行而不耗费一滴燃油，成功地向人们传播了新能源理念．某日，日照持续15h，白天高效太阳能电池板将太阳能E的25%转化为电能，若其中一部分电能全部为电动机提供动力，另一部分电能全部给超轻薄锂离子电池充电，其充电效率为90%．夜间飞行时，如果锂离子电池将储备的能量全部释放，为电动机提供动力．

（1）求飞机上的电动机工作一天消耗的电能W；
（2）求太阳能电池板提供给锂离子电池充电的电能W_充；
（3）若每秒每平方米的太阳能电池板接收太阳辐射的功率为250W/s，则覆盖在飞机表面的太阳能电池板面积S至少为多少？（保留一位小数）

Answer 1

（1）由P=(W)/(t)可得，飞机上的电动机工作一天消耗的电能：
W=Pt=10kW×24h=240kW•h；
（2）白天飞行时电动机消耗的电能：
W_白=Pt′=10kW×15h=150kW•h
由η=(W白)/(W电)×100%可得，太阳能电池板获得的电能：
W_电=(W白)/(1-η)=(150kW•h)/(1-90%)=1500kW•h，
太阳能电池板提供给锂离子电池充电的电能：
W_充=W_电η=1500kW•h×90%=1350kW•h；
（3）由η=(W电)/(E)×100%可得，飞机获得的太阳能：
E=(W电)/(η′)=(1500kW•h)/(25%)=6000kW•h=2.16×10¹⁰J，
由E=PSt可得，覆盖在飞机表面的太阳能电池板面积：
S=(E)/(Pt)=(2.16×1010J)/(250W/(m2•s)×15×3600s)=1600m²．
答：（1）飞机上的电动机工作一天消耗的电能为240kW•h；
（2）太阳能电池板提供给锂离子电池充电的电能为1350kW•h；
（3）覆盖在飞机表面的太阳能电池板面积S至少为1600m²．