Question

3．如圖是我國(guó)自行研發(fā)的“殲-20”戰(zhàn)機(jī)在空中飛行的雄姿，它是中國(guó)研制的新一代雙 發(fā)重型隱形戰(zhàn)斗機(jī)，將負(fù)擔(dān)起中國(guó)未來(lái)對(duì)空、對(duì)海的主權(quán)維護(hù)任務(wù)．（g=10N/kg）
（1）飛機(jī)能夠升空，是因?yàn)闄C(jī)翼上表面受到的氣壓小于（填“大于”、“等于”或“小于”） 機(jī)翼下表面的氣壓；“殲-20”戰(zhàn)機(jī)的最大起飛質(zhì)量是 37 噸，在空中沿水平方向勻速飛行時(shí)，它受到的升力為3.7×10⁵N．
（2）該飛機(jī)空載時(shí)質(zhì)量約為 33.6 噸，每個(gè)輪子與地面的接觸面積均為 0.02㎡，（按三個(gè)相 同的輪子與地面接觸計(jì)算），則它靜止在地面上對(duì)地面的壓強(qiáng)是多大？
（3）當(dāng)“殲-20”發(fā)動(dòng)機(jī)以7.5×10⁴N 的推力使其以 500m/s 的速度飛行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)推力的 功率是多大？1h內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)飛機(jī)做功為多少？

Answer 1

分析 （1）機(jī)翼是向上凸起的，相同時(shí)間內(nèi)空氣通過(guò)機(jī)翼上方時(shí)的路程大于下方的路程，通過(guò)上方的速度大于下方的速度，上方的壓強(qiáng)小于下方的壓強(qiáng)，機(jī)翼受到向上的壓力差的作用．
飛機(jī)在水平方向上勻速直線(xiàn)飛行時(shí)，豎直方向上受到豎直向下的重力和豎直向上的升力作用，這兩個(gè)力是平衡力．
（2）飛機(jī)的質(zhì)量是已知的，根據(jù)G=mg求出飛機(jī)的重力，飛機(jī)在水平地面上，對(duì)地面的壓力等于飛機(jī)的重力，受力面積等于三個(gè)相 同的輪子與地面接觸計(jì)算，根據(jù)壓強(qiáng)公式p=$\frac{F}{S}$求出轎機(jī)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)．
（3）根據(jù)公式P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出發(fā)動(dòng)機(jī)推力的功率，再根據(jù)公式P=$\frac{W}{t}$求出發(fā)動(dòng)機(jī)做的功．

解答 解：（1）機(jī)翼呈向上突起狀，相同時(shí)間內(nèi)，空氣通過(guò)上方的路程大于下方的路程，機(jī)翼上方的空氣流動(dòng)速度大于下方的空氣流動(dòng)速度，機(jī)翼上方的壓強(qiáng)小于下方的壓強(qiáng)，產(chǎn)生向上的升力作用．
飛機(jī)在水平方向上勻速直線(xiàn)飛行時(shí)，豎直方向上受到豎直向下的重力和豎直向上的升力，兩個(gè)力是平衡力，大小相等，由重力公式得，其升力F=G=mg=3.7×10⁴kg×10N/kg=3.7×10⁵N；
（2）飛機(jī)的質(zhì)量：m=33.6t=3.36×10⁴kg，
轎車(chē)空載靜止在地面上時(shí)，地面受到的壓力：
F′=G=mg=3.36×10⁴kg×10N/kg=3.36×10⁵N，
地面的受力面積：S=0.02m²×3=0.06m²，
它靜止在地面上對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F′}{S}$=$\frac{3.36×1{0}^{5}N}{0.06{m}^{2}}$=5.6×10⁶Pa；
（3）發(fā)動(dòng)機(jī)推力的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=7.5×10⁴N×500m/s=3.75×10⁷W；
1h內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)飛機(jī)做功：
W=Pt=3.75×10⁷W×3600s=1.35×10¹¹J．
答：（1）小于；3.7×10⁵；
（2）它靜止在地面上對(duì)地面的壓強(qiáng)是5.6×10⁶Pa；
（3）當(dāng)“殲-20”發(fā)動(dòng)機(jī)以7.5×10⁴N 的推力使其以 500m/s 的速度飛行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)推力的 功率是3.75×10⁷W；1h內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)飛機(jī)做功為1.35×10¹¹J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了流體壓強(qiáng)和流速的關(guān)系、二力平衡條件及其應(yīng)用、壓強(qiáng)的計(jì)算，功和功率的計(jì)算，是一道綜合性很強(qiáng)的題目，關(guān)鍵是知道物體對(duì)水平面的壓力和自身的重力相等，并注意到受力面積等于三個(gè)輪胎和地面的接觸面積．