Question

5．近日，我國(guó)試飛中心某新型高超音速驗(yàn)證機(jī)試飛成功（如圖所示）．據(jù)稱這是一架高超音速驗(yàn)證機(jī)，其速度之高是創(chuàng)造記錄的．高超音速是指達(dá)到5馬赫以上（1馬赫=340m/s），而美國(guó)同類產(chǎn)品預(yù)計(jì)要到2018年才能夠研制成功，在這方面，我國(guó)走在了美國(guó)的前面．若我國(guó)此種高超音速驗(yàn)證機(jī)飛行速度若按5馬赫計(jì)算，那么：

（1）驗(yàn)證機(jī)飛行時(shí)的時(shí)速為6120km/h；若該飛機(jī)貼近地面飛行，則下列情況不可能出現(xiàn)的是C
A．飛機(jī)掠過近地面處，所產(chǎn)生的噪聲對(duì)地面上的人及物造成極大破壞作用
B．先看到飛機(jī)，后聽到聲音
C．先聽到聲音，后看到飛機(jī)
D．飛機(jī)機(jī)身與空氣摩擦產(chǎn)生大量的熱，所以機(jī)身應(yīng)由耐高溫材料制成
（2）若該驗(yàn)證機(jī)單次最多可連續(xù)飛行4小時(shí)，已知機(jī)場(chǎng)到襲擊目標(biāo)相距10710 km，通過計(jì)算說明：在完成打擊任務(wù)后，該驗(yàn)證機(jī)能否安全返回機(jī)場(chǎng)？（有完整解題格式，無公式計(jì)算不得分）

Answer 1

分析 （1）①由題知，驗(yàn)證機(jī)的飛行速度為5馬赫，已知1馬赫=340m/s，且1m/s=3.6km/h，由此求出驗(yàn)證機(jī)飛行時(shí)的時(shí)速；
②高超音速驗(yàn)證機(jī)貼近地面飛行時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的噪聲，且飛機(jī)的速度遠(yuǎn)于聲速，飛機(jī)機(jī)身與空氣摩擦產(chǎn)生大量的熱，利用聲學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和熱學(xué)的知識(shí)進(jìn)行分析；
（2）知道驗(yàn)證機(jī)的時(shí)速和單次飛行的最長(zhǎng)時(shí)間，根據(jù)公式s=vt求出驗(yàn)證機(jī)一次飛行的最遠(yuǎn)路程；已知機(jī)場(chǎng)到襲擊目標(biāo)的距離，可求出驗(yàn)證機(jī)安全返回機(jī)場(chǎng)的總路程；若驗(yàn)證機(jī)一次飛行的最遠(yuǎn)距離大于或等于安全返回的總路程，則它能安全返回，否則不能．

解答 解：
（1）由題知，驗(yàn)證機(jī)的飛行速度為5馬赫，即5倍聲速，則驗(yàn)證機(jī)的速度：
v=5v_聲=5×340m/s=1700m/s=1700×3.6km/h=6120km/h；
A、若該飛機(jī)貼近地面飛行，會(huì)產(chǎn)生巨大的噪聲，會(huì)對(duì)地面上的人及物造成極大破壞作用，該情況能出現(xiàn)，但不符合題意；
B、驗(yàn)證機(jī)飛行時(shí)產(chǎn)生的噪聲和驗(yàn)證機(jī)一起向前運(yùn)動(dòng)，由于驗(yàn)證機(jī)的飛行速度大于聲速，所以人們先看到飛機(jī)，后聽到聲音，故該情況能出現(xiàn)，但不符合題意；
C、由B項(xiàng)分析可知，該情況不可能出現(xiàn)，符合題意；
D、由于驗(yàn)證機(jī)的飛行速度極快，飛機(jī)機(jī)身與空氣摩擦?xí)�產(chǎn)生大量的熱，所以機(jī)身應(yīng)由耐高溫材料制成，該情況能出現(xiàn)，但不符合題意；
故選C．
（2）已知驗(yàn)證機(jī)單次最多可連續(xù)飛行4小時(shí)，則驗(yàn)證機(jī)一次飛行的最遠(yuǎn)路程：
s_{最遠(yuǎn)}=vt_{最長(zhǎng)}=6120km/h×4h=24480km；
已知機(jī)場(chǎng)到襲擊目標(biāo)相距10710 km，則驗(yàn)證機(jī)安全返回機(jī)場(chǎng)的總路程為：
s_安全=2s₀=2×10710 km=21420km；
比較可知s_{最遠(yuǎn)}＞s_安全，所以該驗(yàn)證機(jī)能安全返回機(jī)場(chǎng)．
故答案為：（1）6120；C；（2）該驗(yàn)證機(jī)能安全返回機(jī)場(chǎng)．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考察了速度公式的應(yīng)用，該題情景比較新穎，從文中獲取有用信息是解題的關(guān)鍵之一；難點(diǎn)是第2小題，也可按照下面的方法進(jìn)行解答：先求出驗(yàn)證機(jī)安全返回機(jī)場(chǎng)的總路程，根據(jù)t=$\frac{s}{v}$求出安全返回機(jī)場(chǎng)所需的時(shí)間，然后與驗(yàn)證機(jī)單次飛行的最長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行比較，若飛機(jī)安全返回機(jī)場(chǎng)所需的時(shí)間小于或等于單次飛行的最長(zhǎng)時(shí)間，則它能安全返回，否則不能．