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2012年9月25日上午,中国首艘航空母舰“辽宁”号正式交接服役,从此中国摆脱了没有航母的历史.如图1甲是辽宁号航空母舰的图片,辽宁号航空母舰以重油(原油提取汽油、柴油后剩余的重质油,重油的热值为4.0×107J/kg)为燃料,总功率1.5×108W,最大舰长304米,舰宽70.5米,飞行甲板长300米、宽70米,最高航速约54km/h.2012年11月23日上午中国独立自主研发的航母舰载飞机-歼-15首次成功降落在“辽宁舰”甲板上(如图乙所示).歼-15舰载机在地面附近沿水平方向低空飞行时,机翼上、下表面的压强差p和空气流速v速度的关系可表示为P=12ρv2,式中ρ表示空气密度.飞机总质量为25吨,起飞时升力由机翼获得,机翼的总面积为60m2,大气压为1.0×105Pa,空气密度为1.2Kg/m3,( g=10N/Kg ).请回答下列问题:
(1)当航母在平静的水面航行时,它所受的浮力(选填“大于”“等于”或“小于”)它的总重力.如图1丙为2012年度最美动作“走你”的精彩瞬间,两位指令员为“歼15”发出了起飞指令.航母甲板上的工作人员都要佩戴防护耳罩以保护听力,这是在处减弱噪声.
(2)如果航母总功率全部用来提供它向前的牵引力,当航母以最高航速54km/h航行时,它产生的牵引力是N.若在这种状态下匀速航行1000km,航母发动机的效率为25%,至少需要燃烧千克的重油.
(3)舰载机机翼的横截面设计成如图2所示的形状,飞行时机翼上表面附近的空气流速(选填“大于”、“等于”或“小于”)下表面附近的空气流速.利用在气体中流速越大的位置压强(选填“越大”或“越小”)的原理,为飞机提供升力.
(4)由于飞机起飞时相对于空气要有比较大的速度才能顺利起飞,所以飞机起飞时是好(选填“顺风”或“逆风”).假设某一次该舰载机在无风时在水平飞行甲板上起飞,舰载机起飞时速度至少应为m/s. 物理
网友回答
【答案】 (1)当航母在平静的水面航行时,由于漂浮,它所受的浮力等于它的总重力;
航母甲板上的工作人员佩戴防护耳,这是在人耳处减弱噪声;
(2)航母最高航速v=54km/h=15m/s航行时,
∵P=Fv,
∴F=Pv=1.5×108W15m/s=1×107N;
在这种状态下匀速航行1000km,需要的机械能W=Fs=1×107N×1000×103m=1×1013J;
航母发动机的效率η=25%,因此需要重油放出的热量Q=Wη=1×1013J25%=4×1013J;
∵Q=qm,
∴需要完全燃烧重油的质量m=Qq=4×1013J4.0×107J/kg=1×106kg;
(3)由图知,在相同时间内,上方空气通过的路程较长,速度较大,根据流体压强与流速的关系,流速越大,压强越小,下方的压强大于上方的压强,从而产生升力;
(4)飞机逆风行驶时空气相对流速更快,产生的升力更大,所以飞机起飞时是逆风好;
飞机的重力G=mg=25×103kg×10N/kg=2.5×105N;
根据受力与运动的关系,飞机起飞的举力最小等于该飞机的重力,
则pS=G,p=GS=2.5×105N60m2=256×103Pa
根据公式p=12ρv2,则v=
【问题解析】
(1)根据物体的浮沉条件,当物体漂浮时浮力等于重力;减弱噪声的途径在声源处减弱,在传播过程中减弱,在人耳中减弱;(2)知道航母最高航速,利用P=Fv求此时的牵引力;知道行驶的距离,利用W=Fs计算航母做的有用功(有用能量);根据效率公式求燃料完全燃烧放出的热量(总能量),再利用Q=mq求至少需要燃烧重油的质量.(3)一些交通工具做成流线型,不仅可以减少空气阻力,根据流体压强与流速的关系,上方空气在相等的时间内通过的路程较大,流速较快,则压强较小,所以可以产生向上的举力,便于起飞;(4)飞机起飞,则向上的举力最小等于其重力,可根据压强公式求出上下表面受到的压强差,从而根据题干给出的速度与压强的关系得出速度的大小. 名师点评 本题考点 物体的浮沉条件及其应用;流体压强与流速的关系;防治噪声的途径;热机的效率. 考点点评 此题主要考查了物体的浮沉条件及功和功率公式的应用,同时考查了有关热值的计算,(4)问中考查了学生对新知识的应用,主要考查了学生对新知识的接受能力和应用能力.
【本题考点】
物体的浮沉条件及其应用;流体压强与流速的关系;防治噪声的途径;热机的效率. 考点点评 此题主要考查了物体的浮沉条件及功和功率公式的应用,同时考查了有关热值的计算,(4)问中考查了学生对新知识的应用,主要考查了学生对新知识的接受能力和应用能力.