Question

19．2012年9月25日上午，中國首艘航空母艦“遼寧”號(hào)正式交接服役，從此中國擺脫了沒有航母的歷史．航母上安裝有衛(wèi)星通訊天線、有源相控陣?yán)走_(dá)等設(shè)備，配備近防武器系統(tǒng)和各型艦載機(jī)，有關(guān)參數(shù)下表所示．新型固定翼艦載機(jī)在“遼寧”號(hào)航母訓(xùn)練平臺(tái)上的著落、起飛試驗(yàn)已取得成功．

遼寧號(hào)航空母艦參數(shù)
滿載排水量/t	67500	總功率/kW	1.5×105
動(dòng)力提供（燃料）	重油	最高航速km/h	54
最大艦長/m	304	最大艦寬/m	70.5
發(fā)動(dòng)機(jī)的效率/%	25	最大艦載機(jī)數(shù)量/架	30

（1）下列有關(guān)航母、艦載飛機(jī)的說法不正確的是B；
A．飛機(jī)靜止在航母甲板時(shí)，飛機(jī)受到的重力與支持力是一對(duì)平衡力
B．飛機(jī)起飛時(shí)，獲得推力的施力物體是發(fā)動(dòng)機(jī)
C．飛機(jī)起飛時(shí)，是利用力的作用是相互的來獲得推力的
D．飛機(jī)降落時(shí)，以飛機(jī)為參照物，則航母是運(yùn)動(dòng)的
（2）航母的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)源于其搭載的艦載機(jī)，艦載機(jī)在航空母艦上必須短距起飛，艦載機(jī)在剛上升過程中動(dòng)能增大，勢(shì)能增大．（填“增大”、“減小”或“不變”）；
（3）該航母滿載行駛受到的浮力6.75×10⁸N（g取10N/kg）．在某次訓(xùn)練中，指揮員向殲-15飛行員下達(dá)起飛指令后，掛彈后質(zhì)量達(dá)22t的艦載機(jī)從跑道上起飛后，艦底所受海水的壓強(qiáng)將變�。ㄌ钭兓�情況），航母排開海水的體積將減�。ㄌ钭兓�情況）．
（4）如果航母總功率全部用來提供它向前的牽引力，當(dāng)航母以最高航速54km/h航行時(shí)，它產(chǎn)生的牽引力是1×10⁷N，若在這種狀態(tài)下勻速航行1000km，航母發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為25%，至少需要燃燒10³t的重油．（重油的熱值為4.0×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）①物體靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的力平衡力；
②力是物體對(duì)物體的作用，物體間力的作用是相互的；
③判斷物體運(yùn)動(dòng)還是靜止的，要選擇參照物，選擇的參照物不同，得出的結(jié)論也可能不同．
（2）動(dòng)能與質(zhì)量和速度有關(guān)，質(zhì)量越大，速度越大，動(dòng)能越大；重力勢(shì)能與高度和質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，高度越高，重力勢(shì)能增大；
（3）知道航母滿載時(shí)的排水量，利用阿基米德原理求出航母的浮力，掛彈后質(zhì)量達(dá)22t的艦載機(jī)從跑道上起飛后，航母上浮，即可判斷航母排開液體體積的變化；根據(jù)液體壓強(qiáng)特點(diǎn)分析艦底受到壓強(qiáng)的變化；
（4）知道航母最高航速，利用P=Fv求此時(shí)的牽引力；知道行駛的距離，利用W=Fs計(jì)算航母做的有用功（有用能量）；根據(jù)效率公式求燃料完全燃燒放出的熱量（總能量），再利用Q=mq求至少需要燃燒重油的質(zhì)量；

解答 解：（1）A、飛機(jī)靜止在航母甲板時(shí)，飛機(jī)受到的重力與支持力是一對(duì)平衡力，該選項(xiàng)說法正確；
B、飛機(jī)起飛時(shí)，獲得推力的施力物體是空氣，該選項(xiàng)說法錯(cuò)誤；
C、飛機(jī)起飛時(shí)，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)空氣施加向后的推力，由于物體間力的作用是相互的，因此空氣同時(shí)對(duì)飛機(jī)施加向前的推力，飛機(jī)就起飛了，該選項(xiàng)說法正確；
D、飛機(jī)降落時(shí)，以飛機(jī)為參照物，航母的位置不斷發(fā)生變化，因此航母是運(yùn)動(dòng)的，該選項(xiàng)說法正確；
（2）艦載機(jī)離機(jī)起飛過程中；①質(zhì)量不變、速度增大，動(dòng)能增大；②質(zhì)量不變、高度增大，重力勢(shì)能增大．
（3）①航母滿載排水量是67500t，因此受到的浮力F_浮=G_排=m_排g=67500×10³kg×10N/kg=6.75×10⁸N；
②艦載機(jī)從跑道上起飛后，航母將會(huì)上浮一些，艦底所受海水的壓強(qiáng)減小，排開海水的體積減小
（4）航母最高航速V=54km/h=15m/s航行時(shí)，
由P=$\frac{W}{t}$，v=$\frac{s}{t}$得，
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{1.5×1{0}^{5}×1{0}^{3}W}{15m/s}$=1×10⁷N；
在這種狀態(tài)下勻速航行1000km，需要的機(jī)械能W=FS=1×10⁷N×1000×10³m=1×10¹³J；
航母發(fā)動(dòng)機(jī)的效率η=25%，η=$\frac{W}{Q}$即：
25%=$\frac{1×1{0}^{13}J}{Q}$，
解得重油放出的熱量Q=4×10¹³J；
因?yàn)镼=qm，
所以需要完全燃燒重油的質(zhì)量m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{4×1{0}^{13}J}{4.0×1{0}^{7}J/kg}$=1×10⁶kg=10³t．
故答案為：（1）B；（2）增大；增大；（3）6.75×10⁸；變��；減��；（4）1×10⁷；10³．

點(diǎn)評(píng) 本題以航母為題考查了相關(guān)的物理知識(shí)，綜合性很強(qiáng)，計(jì)算量比較大，具有一定的難度．