Question

17．閱讀短文，解答問題．
中國第一艘航空母艦“遼寧號(hào)”的正式服役，標(biāo)志著中國的軍事裝備進(jìn)入了新的高度，航母上配備大量先進(jìn)裝備，其中艦載機(jī)時(shí)航母戰(zhàn)斗力的核心，艦載機(jī)可以在航母上起飛、著落，執(zhí)行各種軍事任務(wù)．
    艦載機(jī)的在航母上著落時(shí)，必須適時(shí)放下艦鉤，鉤住甲板上的阻攔索，達(dá)到強(qiáng)行減速的目的．
（1）航母在海面上漂浮時(shí)，受到的浮力等于航母的總重力．
（2）飛機(jī)降落時(shí)，艦鉤鉤住甲板上的阻攔索，使飛機(jī)強(qiáng)行減速，說明了力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．
（3）某次訓(xùn)練中，某型號(hào)艦載機(jī)起飛后，艦底所受海水的壓強(qiáng)將變�。ㄟx填“變大”、“變小”或“不變”），若航母排開水的體積減小了20m³，則該型號(hào)艦載機(jī)的質(zhì)量為22t．（ρ_海水=1.1×10³kg/m³，g取10N/kg，下同）
（4）已知航母在水中航行時(shí)受到的阻力與航速的平方成正比，當(dāng)航母以最高航速54km/h勻速航行時(shí)，它受到的阻力是9×10⁶N，則當(dāng)航母以10m/s的速度勻速航行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)提供的牽引力為4×10⁶N．
（5）殲-15艦載機(jī)在海面附近沿水平方向低空飛行時(shí)，機(jī)翼上、下表面的壓強(qiáng)差P和空氣流速v的關(guān)系可表示為p=0.5ρv²，式中ρ表示空氣密度，該型號(hào)飛機(jī)總質(zhì)量25噸，起飛時(shí)升力由機(jī)翼獲得，機(jī)翼的總面積為60m²，ρ=1.2kg/m³，假設(shè)某次該艦載機(jī)無風(fēng)時(shí)在水平飛行甲板上起飛，則起飛的速度至少應(yīng)為83.3m/s．（結(jié)果保留整數(shù)）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)物體的浮沉條件，當(dāng)物體漂浮時(shí)浮力等于重力；
（2）力可以改變物體的形狀，也可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
（3）根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p=ρgh分析艦底受到壓強(qiáng)的變化；起飛的艦載機(jī)的質(zhì)量就是減少的排開海水的質(zhì)量，根據(jù)密度計(jì)算公式求出該型號(hào)艦載機(jī)的質(zhì)量；
（4）根據(jù)f=kv²求出k的值，然后代入f=kv²求出航母以10m/s的速度勻速航行時(shí)受到的阻力，然后利用力的平衡求出發(fā)動(dòng)機(jī)提供的牽引力為．
（5）飛機(jī)起飛，則向上的舉力最小等于其重力，可根據(jù)壓強(qiáng)公式求出上下表面受到的壓強(qiáng)差，從而根據(jù)題干給出的速度與壓強(qiáng)的關(guān)系得出速度的大�。�

解答 解：（1）當(dāng)航母在平靜的水面航行時(shí)，由于漂浮，它所受的浮力等于它的總重力；
（2）飛機(jī)降落時(shí)，艦鉤鉤住甲板上的阻攔索，使飛機(jī)強(qiáng)行減速，說明了力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
（3）艦載機(jī)從跑道上起飛后，航母將會(huì)上浮一些，深度h減小，根據(jù)p=ρgh可知，艦底所受海水的壓強(qiáng)減�。�
艦載機(jī)起飛前，航母漂浮，浮力等于總重力，
艦載機(jī)起飛后，航母仍然漂浮，故減小的浮力：△F_浮=G_{艦載機(jī)}，
根據(jù)阿基米德原理可知，△F_浮=△G_排海水，
故G_{艦載機(jī)}=△G_排海水，
根據(jù)G=mg和ρ=$\frac{m}{V}$可得，該型號(hào)艦載機(jī)的質(zhì)量：
m_{艦載機(jī)}=△m_排海水=ρ_海水×△V_排=1.1×10³kg/m³×20m³=2.2×10⁴kg=22t；
（4）航母的最高航速：54km/h=15m/s，
根據(jù)題意可得，航母受到的阻力f=kv²，
則9×10⁶N=k（15m/s）²，
解得k=4×10⁴，
所以，當(dāng)航母以10m/s的速度勻速航行時(shí)，受到的阻力：
f′=kv₁²=4×10⁴×（10m/s）²=4×10⁶N，
因?yàn)楹侥竸蛩俸叫校�所以F_牽=f′=4×10⁶N；
（5）飛機(jī)的重力：G=mg=25×10³kg×10N/kg=2.5×10⁵N；
飛機(jī)要起飛，飛機(jī)起飛的最小升力應(yīng)等于該飛機(jī)的重力，
所以pS=G，
則機(jī)翼上、下表面的壓強(qiáng)差：p=$\frac{G}{S}$=$\frac{2.5×1{0}^{5}N}{60{m}^{2}}$=$\frac{25}{6}$×10³Pa，
根據(jù)公式p=0.5ρv²可得，起飛速度：
v=$\sqrt{\frac{p}{0.5ρ}}$=$\sqrt{\frac{\frac{25}{6}×1{0}^{3}Pa}{0.5×1.2kg/{m}^{3}}}$≈83.3m/s．
故答案為：
（1）等于；（1）力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；（3）變小；22；（4）4×10⁶；（5）83.3．

點(diǎn)評(píng) 本題以航母為題考查了物體浮沉條件、力的作用效果、密度公式和二力平衡條件的應(yīng)用等相關(guān)的物理知識(shí)，綜合性很強(qiáng)，計(jì)算量比較大，關(guān)鍵是各種公式的靈活運(yùn)用，具有一定的難度．