Question

12．一質(zhì)量為m的飛機(jī)在水平跑道上準(zhǔn)備起飛，受到豎直向上的機(jī)翼升力，大小與飛機(jī)運(yùn)動(dòng)的速率平方成正比，記為F₁=k₁v²；所受空氣阻力也與速率平方成正比，記為F₂=k₂v²．假設(shè)輪胎和地面之間的阻力是壓力的μ倍（μ＜0.25），若飛機(jī)在跑道上加速滑行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)推力恒為其自身重力的0.25倍．在飛機(jī)起飛前，下列說(shuō)法正確的是（　　）

• A． 飛機(jī)一共受5個(gè)力的作用
• B． 飛機(jī)可能做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
• C． 飛機(jī)的加速度可能隨速度的增大而增大
• D． 若飛機(jī)做勻加速運(yùn)動(dòng)，則水平跑道長(zhǎng)度必須大于$\frac{2m}{{{k_1}（1+4μ）}}$

Answer 1

分析 對(duì)飛機(jī)進(jìn)行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律列式，根據(jù)${k}_{1}^{\;}$與${k}_{2}^{\;}$之間的關(guān)系，討論可能的運(yùn)動(dòng)情況，如果是勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求位移．

解答 解：A、對(duì)飛機(jī)受力分析，受到重力、支持力、機(jī)翼的升力、發(fā)動(dòng)機(jī)的推力、空氣阻力和地面的摩擦力六個(gè)力的作用如圖所示，故A錯(cuò)誤；
B、根據(jù)牛頓第二定律有：
水平方向：F-f-F₂=ma①
豎直方向：F_N+F₁=mg②
f=μF_N③
且F₁=k₁v²④
F₂=k₂v²⑥
聯(lián)立①～⑥得：F-k₂v²-μ（mg-k₁v²）=ma整理得
F-μmg+（μk₁-k₂）v²=ma⑦
當(dāng)k₂=μk₁時(shí)，合力恒定，加速度恒定，做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故B正確；
C、當(dāng)μk₁＞k₂時(shí)，加速度隨速度的增大而增大，故C正確；
D、若做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，由⑦式得a=$\frac{（0.25-μ）mg}{m}$=（0.25-μ）g⑧
剛起飛時(shí)，支持力F_N=0，地面摩擦力為0，mg=k₁v²，得飛機(jī)剛起飛時(shí)的速度
${v}_{\;}^{2}=\frac{mg}{{k}_{1}^{\;}}$⑨
v²=2as⑩
聯(lián)立⑧⑨⑩代入解得：s=$\frac{2m}{{k}_{1}^{\;}（1-4μ）}$故D錯(cuò)誤
故選：BC

點(diǎn)評(píng) 本題屬于實(shí)際問(wèn)題，利用生活中一實(shí)例，考查了力與運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，要求學(xué)生對(duì)物理知識(shí)有了解并能學(xué)以致用．讓學(xué)生體會(huì)到物理不僅是有趣的，還是有用的．