Question

10．閱讀短文，解答問(wèn)題．
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)下表所示．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．

遼寧號(hào)航空母艦參數(shù)
滿載排水量/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/%		最大艦載機(jī)數(shù)量/架	30

（1）下列有關(guān)航母、艦載飛機(jī)的說(shuō)法不正確的是B
A．飛機(jī)靜止在航母甲板時(shí)，飛機(jī)受到的重力與支持力是一對(duì)平衡力
B．飛機(jī)起飛時(shí)，獲得推力的施力物體是發(fā)動(dòng)機(jī)
C．飛機(jī)起飛時(shí)，是利用力的作用是相互的來(lái)獲得推力的
D．飛機(jī)降落時(shí)，以飛機(jī)為參照物，則航母是運(yùn)動(dòng)的
（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（選填“電磁波”或“超聲波”）．在某次訓(xùn)練中，某型號(hào)艦載機(jī)從跑道上起飛后，艦底所受海水的壓強(qiáng)將變小 （填變化情況）．
（3）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，至少需要燃燒10³t的重油，則航母發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為25%．（重油的熱值為4.0×10⁷J/kg）
（4）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/中速∥高速）行駛時(shí)續(xù)航里程（連續(xù)航行的最大距離）大，若將航速提高到原來(lái)的2倍，則發(fā)動(dòng)機(jī)的功率必須提高到原來(lái)功率的D
A、2倍    B、3倍     C、4倍    D、8倍．

Answer 1

分析 （1）物體靜止時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的力為平衡力；力是物體對(duì)物體的作用，物體間力的作用是相互的；判斷物體的運(yùn)動(dòng)和靜止，首先選擇一個(gè)參照物，被研究的物體和參照物之間如果發(fā)生位置的變化，被研究的物體是運(yùn)動(dòng)的．否則是靜止的；
（2）電磁波能夠傳遞信息，并且能在真空中傳播；知道航母滿載時(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；
（3）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；
（4）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，據(jù)此分析；已知阻力與航速的平方成正比，即f=kv²，當(dāng)物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力F與阻力f相等；即F=f=kv²，所以發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為P=Fv=kv³．

解答 解：
（1）A．飛機(jī)靜止在航母甲板時(shí)，飛機(jī)受到的重力與支持力是一對(duì)平衡力，故A正確；
BC．飛機(jī)起飛時(shí)，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)空氣施加向后的推力，由于物體間力的作用是相互的，因此空氣同時(shí)對(duì)飛機(jī)施加向前的推力，飛機(jī)就起飛了，故B錯(cuò)誤，C正確；
D．飛機(jī)降落時(shí)，以飛機(jī)為參照物，航母的位置不斷發(fā)生變化，因此航母是運(yùn)動(dòng)的，故D正確；
故選B；
（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；
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��；
（3）航母最高航速V=54km/h=15m/s航行時(shí)，
因?yàn)镻=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=FV
所以F=$\frac{P}{v}$=$\frac{1.5×1{0}^{5}×10W}{15m/s}$=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；
燃燒10³t的重油放出的能量：
Q=qm=4.0×10⁷J/kg×10³×10³kg=4×10¹³J，
航母發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：
η=$\frac{W}{Q}$×100%=$\frac{1×1{0}^{13}J}{4×1{0}^{13}J}$×100%=25%；
（4）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，
當(dāng)航母勻速行駛時(shí)，W=Fs=fs，已知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；
由題意可知，f=kv²；
當(dāng)物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力F與阻力f相等；即F=f=kv²，所以發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為P=Fv=kv³，
將航速提高到原來(lái)的2倍，則發(fā)動(dòng)機(jī)的功率：P′=kv′³=k（2v）³=8kv³=8P，
故選D．
故答案為：（1）B；（2）電磁波；變小；（3）1×10⁷；25%；（5）低速；D．

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．