Question

15．2012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)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（如圖1）．

遼寧號(hào)航空母艦參數(shù)
滿(mǎn)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）艦載機(jī)利用流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，在機(jī)翼上獲得升力克服地球引力，從而翱翔在藍(lán)天上了．艦載機(jī)的機(jī)翼導(dǎo)流板橫截面的形狀是下列圖2中的D．

（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（電磁波/超聲波）．
（3）該航母滿(mǎn)載行駛受到的浮力6.75×10⁸N．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)將變�。ㄌ钭兓�情況）（ρ_海水=1.1×10³kg/m³，g=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1×10⁷N，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1000t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，航母低速（低速/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)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．

Answer 1

分析 （1）流線型在空中飛行，產(chǎn)生向上的力還是向下的力，主要比較上下的壓強(qiáng)，比較上下的空氣流速．
（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(mǎn)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；
（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．

解答 解：（1）在相同時(shí)間內(nèi)，經(jīng)過(guò)流線型的下方的路程比經(jīng)過(guò)上方路程短，空氣流速小壓強(qiáng)大，流線型在壓強(qiáng)差下，產(chǎn)生向上的升力；故選D；
（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(mǎn)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��；
（4）航母最高航速V=54km/h=15m/s航行時(shí)，
根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得：
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{1.5×1{0}^{5}×1{0}^{3}W}{15m/s}$=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=$\frac{W}{n}$=$\frac{1×1{0}^{13}J}{25%}$=4×10¹³J；
根據(jù)Q=qm可得需要完全燃燒重油的質(zhì)量：m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{4×1{0}^{13}J}{4.0×1{0}^{7}J/kg}$=1×10⁶kg=10³t．
（5）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=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．
故答案為：
（1）D；
（2）電磁波；
（3）6.75×10⁸；變小；
（4）1×10⁷；1000；
（5）低速；燃油質(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．

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．