Question

11．如圖地效飛行器是一種可以低空高速飛行的飛機(jī)，它能停在水面或地面上，某型號飛行器的總質(zhì)量為1.0×10³t，總體積5×10³m³，最大飛行速度為720km/h，以最大速度飛行時(shí)的運(yùn)輸效率為25，運(yùn)輸效率是指飛行器飛行時(shí)的總重與發(fā)動機(jī)推力的比值．（g取10N/kg）．
（1）飛行器停在水平地面上時(shí)，對地面壓力大小為1.0×10⁷N．
（2）飛行器飛行時(shí)，機(jī)翼上方氣流比下方氣流的流速大．
（3）飛行器在長江水面上靜止時(shí)，有五分之四的體積露出水面，則物體受到的浮力是1.0×10⁷N；若靜止在黃海海面上，則飛行器受到的浮力將不變（變大/變小/不變）．當(dāng)漲潮時(shí)俗話說“水漲船高”中的“船高”是以水底為參照物的．
（4）油箱中汽油的質(zhì)量為30t，完全燃燒放出的熱量為1.38×10¹²J．（汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg）
（5）飛行器以最大速度飛行1440km，需要2h，發(fā)動機(jī)推力的功率為8×10⁷W（可以認(rèn)為飛行器的總重不變）．

Answer 1

分析 （1）放在水平地面上的物體，對地面的壓力等于其重力，根據(jù)公式G=mg計(jì)算；
（2）等質(zhì)量的空氣在相同的時(shí)間內(nèi)同時(shí)通過機(jī)翼的上表面和下表面，由于上表面彎曲，機(jī)翼上方氣流的截面面積大，所以機(jī)翼上方的流速就大于機(jī)翼前方的流速；
（3）知道物體重力，根據(jù)漂浮條件求物體受到的浮力；
判斷物體的運(yùn)動和靜止，首先選擇一個(gè)參照物，被研究的物體和參照物之間如果發(fā)生位置的變化，被研究的物體是運(yùn)動的．否則是靜止的；
（4）根據(jù)燃料完全燃燒放出熱量公式Q_放=mq計(jì)算汽油完全燃燒所放出的熱量；
（5）根據(jù)速度公式v=$\frac{s}{t}$計(jì)算出飛行器飛行的時(shí)間；根據(jù)題意計(jì)算出發(fā)動機(jī)的推力，再根據(jù)公式P=$\frac{W}{t}$、v=$\frac{s}{t}$的推導(dǎo)公式P=Fv計(jì)算發(fā)動機(jī)做功的功率．

解答 解：（1）飛行器的總質(zhì)量為1.0×10³t=1.0×10⁶kg，
根據(jù)公式G=mg得，飛機(jī)對地面的壓力F=G=mg=1.0×10⁶kg×10N/kg=1.0×10⁷N；
（2）飛行器飛行時(shí)，機(jī)翼上方氣流比下方氣流的流速大，流速快氣壓小，機(jī)翼下方的壓強(qiáng)大于上方的壓強(qiáng)，所以獲得向上的升力；
（3）因靜止時(shí)物體有四分之一的體積露出水面，即物體處于漂浮狀態(tài)，
所以，物體受到的浮力F_浮=G=1.0×10⁷N；
若靜止在黃海海面上，物體仍處于漂浮狀態(tài)，則飛行器受到的浮力與重力相等，而飛行器的重力不變，所以飛行器受到的浮力也不變；
“水漲船高”中被研究的物體是船，船高說明船在運(yùn)動，以水底為參照物，船和水底之間發(fā)生了位置的改變．
（4）m_汽油=30t=30000kg，
汽油完全燃燒所放出的熱量：
Q_放=m_汽油q=30000kg×4.6×10⁷J/kg=1.38×10¹²J；
（5）由v=$\frac{s}{t}$得，
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{1440km}{720km/h}$=2h；
因?yàn)樽畲笏俣蕊w行時(shí)的運(yùn)輸效率為25，
所以飛行器的發(fā)動機(jī)的推力F=$\frac{G}{25}$=$\frac{1.0×1{0}^{7}N}{25}$=4×10⁵N，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得發(fā)動機(jī)推力的功率：
P=Fv=4×10⁵N×720×$\frac{1}{3.6}$m/s=8×10⁷W．
故答案為：（1）1.0×10⁷；（2）大；（3）1.0×10⁷；不變；水底；（4）1.38×10¹²；（5）2；8×10⁷．

點(diǎn)評 本題是力學(xué)的綜合，考查重力的計(jì)算、流體的壓強(qiáng)、熱量的計(jì)算、浮力的計(jì)算和參照物的選擇等，知識點(diǎn)較多，但難度不大，解題的關(guān)鍵是能夠靈活利用所學(xué)公式．