Question

2012年9月25日上午，中國(guó)首艘航空母艦“遼寧”號(hào)正式交接服役，從此中國(guó)擺脫了沒(méi)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(zhǎng)/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(shuō)法不正確的是______
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(lái)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）航母上的雷達(dá)發(fā)現(xiàn)敵方的軍事目標(biāo)，是利用了______（選填“電磁波”或“超聲波”）．
（3）該航母滿載行駛受到的浮力______N．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______（填變化情況），航母排開(kāi)海水的體積將減小______m³（ρ_海水=1.1×10³kg/m³，g取10N/kg）．
（4）如果航母總功率全部用來(lái)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______N，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______t的重油．（重油的熱值為4.0×10⁷J/kg）
（5）若航母儲(chǔ)存燃油的質(zhì)量一定，它在水中航行時(shí)受到的阻力與航速的平方成正比，航母______（選填“低速”或“高速”）勻速行駛時(shí)續(xù)航里程（連續(xù)航行的最大距離）大，因?yàn)開(kāi)_____．

Answer 1

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(shuō)法正確，不符合題意；
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(shuō)法不正確，符合題意；
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(shuō)法正確，不符合題意；
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(shuō)法正確，不符合題意；
（2）航母上的雷達(dá)發(fā)現(xiàn)敵方的軍事目標(biāo)，是利用了電磁波傳遞信息的；
（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；
③航母排開(kāi)海水的體積V_排===20m³；
（4）航母最高航速V=54km/h=15m/s航行時(shí)，
∵P=FV
∴F===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%，因此需要重油放出的熱量Q===4×10¹³J；
∵Q=qm
∴需要完全燃燒重油的質(zhì)量m===1×10⁶kg=10³t．
（5）∵燃油質(zhì)量、燃油熱值、航母發(fā)動(dòng)機(jī)效率一定，
∴克服阻力的功一定，
當(dāng)航母勻速行駛時(shí)，W=Fs=fs，可見(jiàn)阻力與航速的平方成正比，
∴續(xù)航里程與航速的平方成反比，低速行駛時(shí)續(xù)航里程大．
故答案為：（1）B；
（2）電磁波；
（3）6.75×10⁸；變��；20；
（4）1×10⁷；10³；
（5）低速行駛時(shí)續(xù)航里程大；因?yàn)槿加唾|(zhì)量、燃油熱值、航母發(fā)動(dòng)機(jī)效率一定，所以克服阻力的功一定，根據(jù)W=FS，航母勻速行駛時(shí)，W=fS（二力平衡條件，F(xiàn)=f）．阻力與航速的平方成正比，所以，續(xù)航里程與航速的平方成反比（W=fS=kv²s），低速行駛時(shí)續(xù)航里程大．
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）電磁波能夠傳遞信息，并且能在真空中傳播；
（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，根據(jù)液體壓強(qiáng)特點(diǎn)分析艦底受到壓強(qiáng)的變化；起飛的艦載機(jī)的質(zhì)量就是減少的排開(kāi)海水的質(zhì)量，根據(jù)密度計(jì)算公式求出減小的排開(kāi)海水的體積；
（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；
（5）燃油質(zhì)量、燃油熱值、航母發(fā)動(dòng)機(jī)效率一定，克服阻力的功一定，當(dāng)航母勻速行駛時(shí)，W=Fs=fs，可見(jiàn)阻力與航速的平方成正比，所以續(xù)航里程與航速的平方成反比，低速行駛時(shí)續(xù)航里程大．
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．