Question

13．我國(guó)自主研制的某型新一代戰(zhàn)斗機(jī)，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，該飛機(jī)最大起飛質(zhì)量為37t，最大飛行高度達(dá)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關(guān)系如表：

速度v/（m/s）	100	200	300	400	500
阻力f/N	0.3×104	1.2×104	2.7×104	4.8×104	7.5×104

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30%，飛機(jī)使用的航空燃油的熱值為5×10⁷J/kg．求：
（1）飛機(jī)電力系統(tǒng)中有一個(gè)50Ω的電阻，通過(guò)它的電流是40m A，求它兩端的電壓多大？
（2）飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)完全燃燒10t燃油獲得的能量是多少焦？
（3）若在飛機(jī)油箱中加滿燃油，并且以300m/s的速度巡航時(shí)，飛機(jī)的最大航程約是多少千米？

Answer 1

分析 （1）已知電阻和電流，可根據(jù)歐姆定律計(jì)算電壓；
（2）由Q=mq計(jì)算燃油完全燃燒放出熱量，即飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)完全燃燒10t燃油獲得的能量；
（3）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)械能的效率可求得機(jī)械能，從表中查到以300m/s速度飛行時(shí)的阻力，利用W=fs可求得飛機(jī)的最大航程．

解答 解：
（1）由題知，電阻為50Ω，通過(guò)它的電流：40mA=0.04A，
由歐姆定律可得這個(gè)電阻兩端電壓：U=IR=0.04A×50Ω=2V；
（2）完全燃燒10t燃油獲得的能量：
Q=mq=1×10⁴kg×5×10⁷J/kg=5×10¹¹J；
（3）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30%，
則有用功：W=30%×Q=30%×5×10¹¹J=1.5×10¹¹J，
根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，速度為300m/s時(shí)的阻力為2.7×10⁴N，
則由W=fs=Fs可得，飛機(jī)的飛行距離（最大航程）：
s=$\frac{W}{f}$=$\frac{1.5×1{0}^{11}J}{2.7×1{0}^{4}N}$≈5.56×10⁶m=5.56×10³km．
答：（1）電阻兩端的電壓是2V；
（2）飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)完全燃燒10t燃油獲得的能量是5×10¹¹J；
（3）若在飛機(jī)油箱中加滿燃油，并且以300m/s的速度巡航時(shí)，飛機(jī)的最大航程約是5.56×10³km．

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(guò)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(wèn)．