Question

2012年9月25日上午，中國首艘航空母艦“遼寧”號正式交接服役，從此中國擺脫了沒有航母的歷史．如圖甲是遼寧號航空母艦的圖片，遼寧號航空母艦以重油（原油提取汽油、柴油后剩余重質油）為燃料，最大艦長304米，艦寬70.5米，滿載排水量67500噸．2012年11月23日上午中國獨立自主研發(fā)的航母艦載飛機殲-15首次成功降落在“遼寧艦”甲板上（如圖乙所示）．（g取10N/kg）
請回答下列問題：
（1）若飛機殲-15的質量為1.8×10⁴kg，每個輪子與飛行甲板的接觸面積均為0.02m²，（按三個相同的輪子與飛行甲板接觸計算），當飛機殲-15降落在“遼寧艦”甲板上靜止時，飛機對甲板的壓強多大？
（2）當兩名飛機起飛指揮員用“航母style”動作（如圖丙所示）向殲-15飛行員下達起飛指令后，飛機殲-15飛離“遼寧艦”甲板時，則（　�。�
  A．航母將上浮，所受浮力減少
  B．航母將上浮，所受浮力增大
  C．航母將下沉，所受浮力增大
  D．航母將下沉，所受浮力減少
（3）在一次航母補給訓練中，補給艦向航母加注燃料重油的過程中，航母艦底所受海水的壓強怎樣變化？若補給艦向航母加注燃料重油的體積為6.0×10³m³，航母排水量將增加多少？（重油的密度為0.8×10³kg/m³，海水的密度取1.0×10³kg/m³計算）
（4）航母在執(zhí)行作戰(zhàn)任務時需要其它艦艇護航，組成編隊．一般情況下護航形式有兩種：前后護航形式和“并排”護航形式，若在較近距離時，請你分析那種護航形式好？說明理由．

Answer 1

分析：（1）知道飛機的質量，利用G=mg求飛機的重力，對甲板的壓力等于飛機的重力，求出受力面積，利用壓強定義式求飛機對甲板的壓強；
（2）飛機飛離“遼寧艦”甲板前后，航空母艦都漂浮，但飛機飛離“遼寧艦”甲板后，重力減小、受到的浮力減小、排開水的體積減小，將上浮一些；
（3）補給艦向航母加注燃料重油的過程中，航空母艦漂浮，但重力增大、受到的浮力增大、排開水的體積增大，將下沉一些；船底所處的深度變大，由液體壓強公式得出船底受到的壓強變化；
知道補給艦向航母加注燃料重油的體積，利用m=ρV求補給艦向航母加注燃料重油的質量，可得航母排水量將增加量；
（4）流體流速大的壓強小、流速小的地方壓強大，據此分析回答．

解答：解：
（1）飛機對甲板的壓力：
F=G=mg=1.8×10⁴kg×10N/kg=1.8×10⁵N
S=0.02m²×3=0.06m²
飛機對甲板的壓強：
p=

F

S

=

1.8×105N

0.06m2

=3×10⁶Pa；
（2）飛機飛離“遼寧艦”甲板后，航母重力減小、受到的浮力減小，由阿基米德原理可知排開水的體積減小，將上浮一些，故選A；
（3）向航母加注燃料重油的過程中，重力增大、受到的浮力增大，由阿基米德原理可知排開水的體積增大，將下沉一些；船底所處的深度變大，由液體壓強公式p=ρgh得出船底受到的壓強增大；
∵ρ=

m

V

，
∴補給艦向航母加注燃料重油的質量：
△m=ρ△V=0.8×10³kg/m³×6.0×10³m³=4.8×10⁶kg，
航母排水量將增加：
△m_排=△m=4.8×10⁶kg；
（4）前后護航好．因為液體中流速越大，壓強越�。�并排航行，兩船間海水流速大，壓強小，兩船容易相撞．
答：（1）當飛機殲-15降落在“遼寧艦”甲板上靜止時，飛機對甲板的壓強為3×10⁶Pa；
（2）A；
（3）增大；航母排水量將增加4.8×10⁶kg；
（4）同上．

點評：本題以航母為題考查了相關的物理知識，綜合性很強，計算量比較大，具有一定的難度．