Question

2．閱讀短文，回答問(wèn)題：
“翼龍”無(wú)人機(jī)
“翼龍”無(wú)人機(jī)是由中航工業(yè)成都飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所研制的一種中低空、軍民兩用、多用途無(wú)人機(jī)，具備全自主平臺(tái)，是中國(guó)無(wú)人機(jī)制造領(lǐng)域“當(dāng)家明星”．下表為其部分技術(shù)參數(shù)．

最大飛行速度/km/h	280	正常巡航速度/km/h	160
最大續(xù)航時(shí)間/h	20	發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率/kW	80
最大載荷量/kg	180	最大載油量/kg	320
機(jī)身質(zhì)量/t	1.1	機(jī)身長(zhǎng)度/m	9.0

（1）無(wú)人機(jī)機(jī)身表面采用的復(fù)合材料受力不易形變，說(shuō)明該材料的硬度較大；飛機(jī)外形采用流線型設(shè)計(jì)，目的是減小空氣的阻力．
（2）翼龍無(wú)人機(jī)滿載燃油，并以最大載荷量停在水平跑道上蓄勢(shì)待發(fā)，此時(shí)無(wú)人機(jī)輪胎與地面接觸的總面積為0.04m²．則無(wú)人機(jī)對(duì)水平跑道的壓強(qiáng)為4×10⁵Pa，當(dāng)無(wú)人機(jī)起飛后在額定功率下沿水平方向正常巡航時(shí)，所受的阻力為1800N．（g取10N/kg）
（3）無(wú)人機(jī)沿水平方向正常巡航時(shí)，發(fā)現(xiàn)正前方有一座山峰，為測(cè)定無(wú)人機(jī)與山峰間的距離，其搭載的聲吶系統(tǒng)向山峰發(fā)出超聲波后，經(jīng)7.2s收到反射信號(hào)，則收到反射信號(hào)時(shí)無(wú)人機(jī)與山峰間的距離為1064m．（已知超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s）
（4）活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)是無(wú)人機(jī)的核心部件，為了確保無(wú)人機(jī)的飛行速度不超過(guò)最大值，工程師給發(fā)動(dòng)機(jī)裝上了能控制油門大小的限速器，其簡(jiǎn)化電路如圖所示，其中R_x的阻值隨飛行速度的變大而減小．開關(guān)S閉合后，螺線管A的上端相當(dāng)于電磁鐵的S極．當(dāng)飛行速度達(dá)到最大值時(shí)，電磁鐵剛好能夠吸下銜鐵B，以減小油門C的噴油量，從而控制無(wú)人機(jī)的速度．但長(zhǎng)時(shí)間使用后，保護(hù)電阻R₀的阻值會(huì)變大，若不及時(shí)更換，則會(huì)導(dǎo)致限速值大于280km/h（選填“＞”“=”或“＜”）．
（5）該飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)在效率一定時(shí)，其耗油的總功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，而行駛速度與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，下列關(guān)于飛機(jī)在水平勻速直線飛行時(shí)，所受阻力f與飛機(jī)速度v的關(guān)系圖線，正確的是C．
（6）發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率是指發(fā)動(dòng)機(jī)在額定功率下每輸出1kW•h能量所消耗的燃油質(zhì)量，根據(jù)相關(guān)參數(shù)可知，“翼龍”無(wú)人機(jī)裝配的發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率為0.2kg/（kW•h）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)復(fù)合材料的特點(diǎn)和流線型的形狀可以減小空氣的阻力分析解答；
（2）翼龍無(wú)人機(jī)滿載燃油，對(duì)地面的壓力等于無(wú)人機(jī)、最大載荷量和燃油的總重力，利用G=mg求出，再利用p=$\frac{F}{S}$計(jì)算壓強(qiáng)；
根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可求牽引力，根據(jù)力的平衡可知阻力大��；
（3）聲音和無(wú)人機(jī)行駛的路程之和是發(fā)射超聲波時(shí)無(wú)人機(jī)與山峰距離的2倍，根據(jù)速度公式求收到反射信號(hào)時(shí)無(wú)人機(jī)與山峰間的距離；
（4）由安培定則可以判斷出電磁鐵的磁極性質(zhì)；根據(jù)電阻阻值變化判斷車速如何變化；
（5）飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)在效率一定時(shí)，其耗油的總功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，而行駛速度與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，再由P=Fv=fv可知，所受阻力f與車速v的關(guān)系圖線；
（6）根據(jù)相關(guān)參數(shù)可知，發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率72kW，最大續(xù)航時(shí)20h，由此可求得消耗的電能，又知道最大載油量300kg，然后根據(jù)“發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率是指發(fā)動(dòng)機(jī)在額定功率下每輸出1kW•h能量所消耗的燃油質(zhì)量”可求得發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率．

解答 解：（1）無(wú)人機(jī)機(jī)身表面采用的復(fù)合材料受力不易形變，說(shuō)明該材料的硬度較大；飛機(jī)流線型的形狀可以減小空氣對(duì)飛機(jī)的阻力．
（2）翼龍無(wú)人機(jī)滿載燃油，對(duì)地面的壓力：
F=G=（m_機(jī)+m_載荷+m_油）g=（1.1×10³kg+180kg+320kg）×10N/kg=1.6×10⁴N，
對(duì)地面的壓強(qiáng)：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.6×1{0}^{4}N}{0.04{m}^{2}}$=4×10⁵Pa；
根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得，牽引力為F=$\frac{P}{v}$=$\frac{80×1{0}^{3}W}{\frac{160}{3.6}m/s}$=1800N，
根據(jù)力的平衡可知，此時(shí)阻力f=F=1800N；
（3）從發(fā)出超聲波到接受到返回信號(hào)所花時(shí)間是7.2s，則無(wú)人機(jī)行駛的時(shí)間：t_機(jī)=$\frac{1}{2}$×7.2s=3.6s．
則根據(jù)v=$\frac{s}{t}$可得，無(wú)人機(jī)行駛的路程s_機(jī)=v_機(jī)t_機(jī)=$\frac{160}{3.6}$m/s×3.6s=160m，
聲音行駛的路程s_聲=v_聲t_聲=340m/s×7.2s=2448m，
所以，收到反射信號(hào)時(shí)無(wú)人機(jī)與山峰間的距離為：$\frac{{s}_{聲}}{2}$-s_機(jī)=$\frac{2448m}{2}$-160m=1064m．
（4）由圖示電路圖可知，閉合開關(guān)S后，電流從電磁鐵上端流入，從下端流出，由安培定則可知，螺線管A的下端為N極，上端為S極；
由圖可知，R_x與電阻R₀串聯(lián)，但長(zhǎng)時(shí)間使用后，保護(hù)電阻R₀的阻值會(huì)變大，根據(jù)串聯(lián)分壓的特點(diǎn)可知，此時(shí)R_x兩端電壓減小，由歐姆定律公式變形可知，R_x的阻值減小，
由題意中的：“其中R_x的阻值隨飛行速度的變大而減小”可知，
長(zhǎng)時(shí)間使用后，保護(hù)電阻R₀的阻值會(huì)變大，若不及時(shí)更換，則會(huì)導(dǎo)致限速值大于280km/h．
（5）設(shè)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n，飛機(jī)行駛的速度為v，
根據(jù)題意得：P_{發(fā)動(dòng)機(jī)}=k₁n³ ----①（k為比例系數(shù)，下同）
飛機(jī)勻速行駛時(shí)，獲得的機(jī)械能P_機(jī)械=F_牽v=fv------②，
設(shè)效率為η，
所以P_機(jī)械=P_{發(fā)動(dòng)機(jī)}η，
即fv=k₁n³-----③
而行駛速度與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，所以v=k₂n-----④
則轉(zhuǎn)速n=$\frac{v}{{k}^{2}}$------⑤
把⑤代入③整理得：
f=$\frac{{k}_{1}n{v}^{2}}{{{k}_{2}}^{3}}$=kv²（$\frac{{k}_{1}η}{{{k}_{2}}^{3}}$是一個(gè)定值，設(shè)為新的比例函數(shù)）
由此說(shuō)明阻力f與飛機(jī)速度v的平方成正比，其關(guān)系為二次函數(shù)，圖象為開口向上的拋物線，故選C；
（6）由表中數(shù)據(jù)可知，P=80kW，t=20h，m=320kg，
由P=$\frac{W}{t}$可得，W=Pt=80kW×20h=1600kW•h，
則發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率η=$\frac{m}{W}$=$\frac{320kg}{1600kW•h}$=0.2kg/（kW•h）．
故答案為：
（1）硬度；減小空氣的阻力；
（2）4×10⁵；1800；
（3）1064；
（4）S；＞；
（5）C；
（6）0.2．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及到壓強(qiáng)公式、功率公式、速度公式、安培定則、效率公式、電功公式等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，是一道綜合性較強(qiáng)的題目．