Question

16．“遼寧艦”服役，圓了中國航母夢．如圖為航母上簡化的蒸汽彈射裝置，能帶動艦載機在兩秒鐘內(nèi)達到起飛速度．
（1）牽引索與蒸汽活塞連接的兩個滑輪為定滑輪（選填“定滑輪”或“動滑輪”）．
（2）氣缸內(nèi)蒸汽體積膨脹，對外做功，內(nèi)能減小，同時推動活塞，使艦載機獲得巨大的牽引力．
（3）如果氣缸內(nèi)活塞的橫截面積為20dm²，蒸汽產(chǎn)生的最大氣壓為2.6×10⁶Pa，那么活塞對牽引索產(chǎn)生的最大牽引力為多大？（已知標準大氣壓P₀=1.0×10⁵Pa）牽引索帶動艦載機在2s內(nèi)達到起飛速度80m/s，此時艦載機獲得的最大功率是多少？

Answer 1

分析 （1）知道定滑輪是軸的位置固定不動的滑輪，動滑輪是軸的位置隨被拉物體一起運動的滑輪．
（2）物體對外界做功，物體的內(nèi)能減小，溫度降低．
（3）根據(jù)蒸汽產(chǎn)生的最大氣壓和標準大氣壓求出活塞受到的最大氣壓，根據(jù)氣缸內(nèi)活塞A的橫截面積和活塞受到的最大氣壓，利用p=$\frac{F}{S}$可求出活塞對牽引索產(chǎn)生的最大牽引力；再利用P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv計算此時艦載機獲得的最大功率．

解答 解：（1）定滑輪是軸的位置固定不動的滑輪，由圖可知，牽引索與蒸汽活塞連接的兩個滑輪為定滑輪；
（2）氣缸內(nèi)蒸汽體積膨脹，對外做功，內(nèi)能減小，同時推動活塞，使艦載機獲得巨大的牽引力．
（3）活塞受到的最大氣壓p=p_蒸汽-p₀=2.6×10⁶Pa-1.0×10⁵Pa=2.5×10⁶Pa，
由p=$\frac{F}{S}$可得，活塞對牽引索產(chǎn)生的最大牽引力為：
F_牽=pS=2.5×10⁶Pa×20×10^-2m²=5×10⁵N，
此時艦載機獲得的最大功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=5×10⁵N×80m/s=4×10⁷W．
答：（1）定滑輪；（2）減小；（3）此時艦載機獲得的最大功率是4×10⁷W．

點評 本題考查定滑輪和動滑輪的定義、壓強公式的應(yīng)用，功率的計算，涉及到的知識點較多，綜合性較強，關(guān)鍵是靈活運用這些公式，并根據(jù)蒸汽產(chǎn)生的最大氣壓和標準大氣壓求出活塞受到的最大氣壓．