Question

1．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(hào)飛行器的總質(zhì)量為1.0×10³t，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(dòng)機(jī)推力的比值．（g取10N/kg）
（1）飛行器停在水平地面上時(shí)，輪子與地面的接觸面積約為2m²，飛行器對地面壓強(qiáng)為多少？
（2）飛行器以最大速度飛行1440km，發(fā)動(dòng)機(jī)推力的功率為多少？（可以認(rèn)為飛行器的總重不變）
（3）飛行器飛行時(shí)，為什么會(huì)獲得向上的升力？

Answer 1

分析 （1）飛行器對地面的壓力等于其重力，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出飛行器對地面的壓強(qiáng)；
（2）根據(jù)題意計(jì)算出發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)做功的功率；
（3）流體流速越快的位置，壓強(qiáng)越小，飛機(jī)就是利用流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系來獲得升力的，據(jù)此來對機(jī)翼的具體原理進(jìn)行分析．

解答 解：（1）飛行器對地面的壓力：
F=G=mg=1.0×10⁶kg×10N/kg=1.0×10⁷N；
飛行器對地面壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.0×1{0}^{7}N}{2{m}^{2}}$=5×10⁶Pa；
（2）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(dòng)機(jī)的推力：
F=$\frac{G}{25}$=$\frac{1.0×1{0}^{7}N}{25}$=4×10⁵N，
由P=$\frac{W}{t}$和v=$\frac{s}{t}$可得，發(fā)動(dòng)機(jī)推力的功率：
P=Fv=4×10⁵N×$\frac{720}{3.6}$m/s=8×10⁷W；
（3）飛行器飛行時(shí)，機(jī)翼與周圍的空氣發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于有氣流迎面流過機(jī)翼．氣流被機(jī)翼分成上下兩部分，在相同時(shí)間內(nèi)，機(jī)翼上方氣流通過的路程較長，因而速度較大，它對機(jī)翼的壓強(qiáng)較小；下方氣流通過的路程較短，因而速度較小，它對機(jī)翼的壓強(qiáng)較大．因此在機(jī)翼的上下表面存在壓強(qiáng)差，對飛機(jī)產(chǎn)生了向上的升力．
答：（1）飛行器對地面壓強(qiáng)為5×10⁶Pa；
（2）發(fā)動(dòng)機(jī)推力的功率為8×10⁷W；
（3）飛行器飛行時(shí)，機(jī)翼與周圍的空氣發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于有氣流迎面流過機(jī)翼．氣流被機(jī)翼分成上下兩部分，在相同時(shí)間內(nèi)，機(jī)翼上方氣流通過的路程較長，因而速度較大，它對機(jī)翼的壓強(qiáng)較��；下方氣流通過的路程較短，因而速度較小，它對機(jī)翼的壓強(qiáng)較大．因此在機(jī)翼的上下表面存在壓強(qiáng)差，對飛機(jī)產(chǎn)生了向上的升力．

點(diǎn)評 本題考查壓強(qiáng)、功率的計(jì)算以及流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，本題的關(guān)鍵點(diǎn)有：一知道水平面上靜止的物體，對水平面的壓力等于其重力；二功率計(jì)算公式的靈活變形；三流體流速越大，壓強(qiáng)越�。�