Question

16．如圖1所示，一塊重為G的平板以一定的沖角α（平板與水平方向的夾角）在空氣中水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，平板會(huì)受到一個(gè)豎直向上的升力F_L．
（1）若平板處于空中某一高度保持不變，那么，需滿足F_L等于G．（大于/小于/等于）
（2）理論表明，升力大小與空氣密度ρ、平板面積S、平板運(yùn)動(dòng)速度v有關(guān)，用公式表示為F_L=CρSv²（C叫升力系數(shù)，是一個(gè)沒有單位的數(shù)值，其值與沖角有關(guān)）．則由公式可知，若C、ρ、S均保持不變，那么，速度增加20%，升力將增加44%；
（3）飛機(jī)飛行時(shí)同樣會(huì)受到升力的作用．某次對(duì)飛機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究獲得了如下數(shù)據(jù)（飛機(jī)的沖角其實(shí)是指機(jī)翼的沖角）：則升力系數(shù)隨沖角的增大而C；
A．逐漸變大     B．逐漸變小     C．先增大后減小       D．先減小后增大

α/°	0	5	10	15	20	25
C	0.3	0.6	0.9	1.2	1.5	1.3

（4）在飛機(jī)起飛后的開始一段時(shí)間里，飛機(jī)將不斷爬升以達(dá)到規(guī)定的高度，在這個(gè)過程中，飛機(jī)升力的不斷增大主要是通過以下兩種方式來實(shí)現(xiàn)：
①提高速度；②大機(jī)翼沖角以增大升力系數(shù)．
（5）飛機(jī)還利用流體壓強(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．飛機(jī)機(jī)翼導(dǎo)流板橫截面的形狀是下列四圖中的D．

（6）物體在流體（液體和氣體）中運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力，稱作為“流體阻力”．飛機(jī)機(jī)身設(shè)計(jì)成“流線形”是為了減小阻力．

Answer 1

分析 （1）平板在空氣中水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，說明在豎直方向上受到平衡力．
（2）分析公式，很容易得出升力與速度的平方成正比，速度增加20%，根據(jù)F_L=$\frac{1}{2}$CpSv²確定升力增加的比例．
（3）分析題目表格中的數(shù)據(jù)，觀察其升力系數(shù)C_L和沖角（平扳與水平方向的夾角）α的大小，即可得出結(jié)論．
（4）根據(jù)據(jù)升力公式F_L=$\frac{1}{2}$CpSv²，要保持升力增大，需要改變速度和通過改變飛機(jī)機(jī)翼的與水平方向的夾角即沖角來實(shí)現(xiàn)．
（5）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；
（6）物體所受流體阻力的大小與它自身的形狀有關(guān)．

解答 解：（1）平板在空氣中水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，平板受到一個(gè)豎直向上的升力F_L和豎直向下的重力G，由于它在豎直方向上處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以受到平衡力，即F_L=G．
（2）速度增加20%，即V′=V（1+20%）=$\frac{6}{5}$V，根據(jù)公式F_L=$\frac{1}{2}$CpSV²
F_L′=$\frac{1}{2}$CpS（$\frac{6}{5}$V）²=$\frac{36}{25}$×$\frac{1}{2}$CpSv²=（1+$\frac{11}{25}$）×$\frac{1}{2}$CpSv²=（1+44%）×$\frac{1}{2}$CpSv²=（1+44%）F_L
故升力增加44%；
（3）由表中數(shù)據(jù)可見，沖角在0°～20°之間時(shí)，升力系數(shù)逐漸增大；但是沖角過了20°之后，升力系數(shù)就減�。�故選C；
（4）由以上分析可知，要使飛機(jī)的升力不斷增大，則必須提高速度，同時(shí)增大機(jī)翼沖角以增大升力系數(shù)．
（5）在相同時(shí)間內(nèi)，經(jīng)過流線型的下方的路程比經(jīng)過上方路程短，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；
（6）飛機(jī)機(jī)身設(shè)計(jì)成“流線形”是為了減小空氣阻力；
故答案為：（1）等于；（2）44；（3）C；（4）①提高速度；②增大機(jī)翼沖角以增大升力系數(shù)；（5）D；（6）減小阻力．

點(diǎn)評(píng) 本題有一定的難度，能正確的理解題目所提示的信息，并有一定的數(shù)據(jù)解讀能力是解決該題的關(guān)鍵．