如图丙所示的是我国首艘“海上飞船”--“翔州1”.船体总长12.7米,总宽11米,总高3.9米,最大起飞重量为2.5吨.最快航速可达210公里/小时,最高能爬升至150米,可乘坐7人.它既可以在水中航行,又可以贴近水面飞行.该设计利用了“翼地效应”,即当运动的飞行器掉到距地面(或水面)很近时,气流流过机翼后会向后下方流动,这时地面(或水面)将产生一股向上的反推力,使整个机体的上下压力差增大,升力会陡然增加,阻力减小.
(1)根据以上资料可知:“翔州1”在水面上飞行时,机翼(填“上”或“下”)表面受到的空气压强较大,“翼地效应”能使它比普通飞机获得更大的升力,是因为地面(或水面)对机翼下方气流有向上的推力,这是利用了什么物理原理?.
(2)分析资料,并计算“翔州1”最大吃水体积至少应该设计为多少m3?
(海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(3)为了确保行驶的安全,这种“海上飞船”一般飞行不能离地太高,科研人员为此要给它安装一套高度检测装置,使它能精确快速地测量离地高度,据此工程人员应选用(选填“电磁波”或“超声波”)测距传感器.若测距传感器的阻值R1与离地高度h的关系如图甲所示,如图乙的检测电路采用了“稳流电源”(电源输出的电流恒定),要使高度表(实质是电流表或电压表)示数能随飞行高度的增大而增大,且示数刻度均匀,则此高度表应安装在(选填“a”、“b”或“c”)位置.
网友回答
【答案】 (1)根据以上资料可知:“翔州1”在水面上飞行时,下表面空气流速较慢,所以机翼下表面受到的空气压强较大,“翼地效应”能使它比普通飞机获得更大的升力,是因为地面(或水面)对机翼下方气流有向上的推力,这是利用了力的相互作用;
(2)浮力最大为F浮=G=mg=2.5×103kg×10N/kg=2.5×104N;
根据公式F浮=ρ液gV排可知,最大吃水体积V排=F浮ρ液g=2.5×104N1×103kg/m3×10N/kg=2.5m3;
(3)为了确保行驶的安全,这种“海上飞船”一般飞行不能离地太高,科研人员为此要给它安装一套高度检测装置,使它能精确快速地测量离地高度,据此工程人员应选用电磁波测距传感器,因为电磁波的速度要远远大于超声波的速度;
从图甲可以看出,h越大,R1的阻值越大,所以高度表应安装在c点,此时高度表相当于电压表,测量R1两端的电压,R1的阻值变大,电路电流变小,所以定值电阻R0两端的电压变小,串联电路电压等于杠杆用电器两端的电压之和,所以R1两端的电压变大,也就是说,高度表的示数变大.
故答案为:(1)下;力的相互作用;
(2)2.5m3
(3)电磁波;c.
【问题解析】
(1)流体中流速越快的地方,压强越小;物体间力的作用是相互的;(2)已知最大起飞重量,根据公式F浮=G=mg可求受到的最大浮力,再利用阿基米德原理求出最大吃水体积;(3)电磁波的传播速度要大于超声波的传播速度;从电路图可以看出,两电阻串联,b是电流表,测量电路电流;a、c是电压表,a测量R0两端的电压;b测量R1两端的电压;从图甲可以看出h越大,R1的阻值越大. 名师点评 本题考点 流体压强与流速的关系;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用;电磁波的传播;电路的动态分析.
【本题考点】
流体压强与流速的关系;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用;电磁波的传播;电路的动态分析.