Question

19．圖甲展示的是我國(guó)新一代戰(zhàn)斗機(jī)J20，它具備超音速巡航、電磁隱身、超機(jī)動(dòng)性、超視距攻擊等優(yōu)異性能，J20型戰(zhàn)斗機(jī)最大起飛質(zhì)量37t，最大飛行高度20000m，最大航行速度達(dá)2.5倍聲速（合3060km/h），最大載油量為10t，飛機(jī)航行時(shí)所受阻力的大小與速度的二次方相關(guān)，圖乙表示的是阻力的大小與速度的定量關(guān)系．已知飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油完全燃燒的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是40%，飛機(jī)使用的航空燃油的熱值為5×10⁷J/kg．
（1）戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，將燃燒航空燃油產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為飛機(jī)的機(jī)械能；完全燃燒10t燃油獲得的能量為5×10¹¹J．
（2）J20戰(zhàn)斗機(jī)表面能吸收（反射/吸收）對(duì)方雷達(dá)發(fā)射的電磁波，從而實(shí)現(xiàn)電磁隱身．
（3）飛機(jī)加速飛行當(dāng)速度突破聲速時(shí)，會(huì)產(chǎn)生巨大的爆鳴聲，稱為“聲爆”，并且飛機(jī)周圍會(huì)產(chǎn)生有規(guī)則的白霧（圖丙），真空中不能有聲爆現(xiàn)象，這是因?yàn)檎婵詹荒軅髀�；飛機(jī)周圍產(chǎn)生的白霧是液化現(xiàn)象（填一中物態(tài)變化）．
（4）當(dāng)J20戰(zhàn)斗機(jī)以500m/s的速度超音速巡航時(shí)，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的總功率是3.5×10⁴kW．
（5）若在飛機(jī)油箱中加滿燃油，并且以400m/s的速度巡航的情況下，以機(jī)場(chǎng)為圓心，飛機(jī)的最大作戰(zhàn)半徑為4×10³km．

Answer 1

分析 （1）燃料燃燒化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，已知燃油的質(zhì)量，根據(jù)Q=mq求出放出的熱量；
（2）具有隱形功能的戰(zhàn)機(jī)將雷達(dá)發(fā)射的電磁波吸收，電磁波不能反射回雷達(dá)，就避開了雷達(dá)的探測(cè)；
（3）真空不能傳聲；物質(zhì)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過程叫液化；
（4）根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)，利用P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$═Fv可求得飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率是多少千瓦．
（5）已知飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油完全燃燒的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是40%，求得機(jī)械能，從表中查到400m/s時(shí)的阻力，利用W=fs可求得飛機(jī)的最大航程．

解答 解：
（1）戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)屬于熱機(jī)，工作時(shí)，航空燃油燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為飛機(jī)的機(jī)械能；
燃油的質(zhì)量：m=10t=10×10³kg=1×10⁴kg；燃油完全燃燒放出的熱量：Q=mq=1×10⁴kg×5×10⁷J/kg=5×10¹¹J；
（2）具有隱形功能的戰(zhàn)機(jī)可以有效避開雷達(dá)的探測(cè)，主要是它表面有一種特殊材料，能夠增強(qiáng)對(duì)電磁波的吸收，減弱電磁波反射回雷達(dá)；
（3）真空中不會(huì)出現(xiàn)“聲爆”是因?yàn)檎婵詹荒軅髀�；“白氣”是水蒸氣遇冷液化形成的液態(tài)小水滴．
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，飛機(jī)以500m/s的速度巡航時(shí)，所受阻力為7×10⁴N，
則飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=7×10⁴N×500m/s=3.5×10⁷W=3.5×10⁴kW；
（5）已知飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油完全燃燒的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是40%，
則有用功W=40%×Q=40%×5×10¹¹J=2×10¹¹J，
根據(jù)表格查出400m/s時(shí)的阻力為5×10⁴N，
則由W=fs=Fs，可得s=$\frac{W}{f}$=$\frac{2×1{0}^{11}J}{5×1{0}^{4}N}$=4×10⁶m=4×10³km．
故答案為：（1）內(nèi)；機(jī)械；5×10¹¹；（2）吸收；（3）真空不能傳聲；液化；（4）3.5×10⁴；（5）4×10³．

點(diǎn)評(píng) 新一代戰(zhàn)斗機(jī)是一項(xiàng)高科技的研究成果，它包含了眾多與物理學(xué)相關(guān)的知識(shí)，我們應(yīng)該學(xué)會(huì)通過分析材料找出里面所包含的物理信息，并解答相關(guān)的疑問．