Question

2012年9月25日上午，中國首艘航空母艦“遼寧”號正式交接服役，從此中國擺脫了沒有航母的歷史．航母上安裝有衛星通訊天線、有源相控陣雷達等設備，配備近防武器系統和各型艦載機，有關參數下表所示．新型固定翼艦載機在“遼寧”號航母訓練平臺上的著落、起飛試驗已取得成功．

遼寧號航空母艦參數
滿載排水量/t	67500	總功率/kW	1.5×105
動力提供（燃料）	重油	最高航速km/h	54
最大艦長/m	304	最大艦寬/m	70.5
發動機的效率/%	25	最大艦載機數量/架	30

（1）下列有關航母、艦載飛機的說法不正確的是______
A．飛機靜止在航母甲板時，飛機受到的重力與支持力是一對平衡力
B．飛機起飛時，獲得推力的施力物體是發動機
C．飛機起飛時，是利用力的作用是相互的來獲得推力的
D．飛機降落時，以飛機為參照物，則航母是運動的
（2）航母上的雷達發現敵方的軍事目標，是利用了______（選填“電磁波”或“超聲波”）．
（3）該航母滿載行駛受到的浮力______N．在某次訓練中，指揮員向殲-15飛行員下達起飛指令后，掛彈后質量達22t的艦載機從跑道上起飛后，艦底所受海水的壓強將______（填變化情況），航母排開海水的體積將減小______m³（ρ_海水=1.1×10³kg/m³，g取10N/kg）．
（4）如果航母總功率全部用來提供它向前的牽引力，當航母以最高航速54km/h航行時，它產生的牽引力是______N，若在這種狀態下勻速航行1000km，航母發動機的效率為25%，至少需要燃燒______t的重油．（重油的熱值為4.0×10⁷J/kg）
（5）若航母儲存燃油的質量一定，它在水中航行時受到的阻力與航速的平方成正比，航母______（選填“低速”或“高速”）勻速行駛時續航里程（連續航行的最大距離）大，因為______．

Answer 1

解：（1）A、飛機靜止在航母甲板時，飛機受到的重力與支持力是一對平衡力，該選項說法正確，不符合題意；
B、飛機起飛時，獲得推力的施力物體是空氣，該選項說法不正確，符合題意；
C、飛機起飛時，螺旋槳轉動對空氣施加向后的推力，由于物體間力的作用是相互的，因此空氣同時對飛機施加向前的推力，飛機就起飛了，該選項說法正確，不符合題意；
D、飛機降落時，以飛機為參照物，航母的位置不斷發生變化，因此航母是運動的，該選項說法正確，不符合題意；
（2）航母上的雷達發現敵方的軍事目標，是利用了電磁波傳遞信息的；
（3）①航母滿載排水量是67500t，因此受到的浮力F_浮=G_排=m_排g=67500×10³kg×10N/kg=6.75×10⁸N；
②艦載機從跑道上起飛后，航母將會上浮一些，艦底所受海水的壓強減小；
③航母排開海水的體積V_排===20m³；
（4）航母最高航速V=54km/h=15m/s航行時，
∵P=FV
∴F===1×10⁷N；
在這種狀態下勻速航行1000km，需要的機械能W=FS=1×10⁷N×1000×10³m=1×10¹³J；
航母發動機的效率η=25%，因此需要重油放出的熱量Q===4×10¹³J；
∵Q=qm
∴需要完全燃燒重油的質量m===1×10⁶kg=10³t．
（5）∵燃油質量、燃油熱值、航母發動機效率一定，
∴克服阻力的功一定，
當航母勻速行駛時，W=Fs=fs，可見阻力與航速的平方成正比，
∴續航里程與航速的平方成反比，低速行駛時續航里程大．
故答案為：（1）B；
（2）電磁波；
（3）6.75×10⁸；變小；20；
（4）1×10⁷；10³；
（5）低速行駛時續航里程大；因為燃油質量、燃油熱值、航母發動機效率一定，所以克服阻力的功一定，根據W=FS，航母勻速行駛時，W=fS（二力平衡條件，F=f）．阻力與航速的平方成正比，所以，續航里程與航速的平方成反比（W=fS=kv²s），低速行駛時續航里程大．
分析：（1）①物體靜止或做勻速直線運動時，受到的力平衡力；
②力是物體對物體的作用，物體間力的作用是相互的；
③判斷物體運動還是靜止的，要選擇參照物，選擇的參照物不同，得出的結論也可能不同．
（2）電磁波能夠傳遞信息，并且能在真空中傳播；
（3）知道航母滿載時的排水量，利用阿基米德原理求出航母的浮力，掛彈后質量達22t的艦載機從跑道上起飛后，航母上浮，根據液體壓強特點分析艦底受到壓強的變化；起飛的艦載機的質量就是減少的排開海水的質量，根據密度計算公式求出減小的排開海水的體積；
（4）知道航母最高航速，利用P=Fv求此時的牽引力；知道行駛的距離，利用W=Fs計算航母做的有用功（有用能量）；根據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量；
（5）燃油質量、燃油熱值、航母發動機效率一定，克服阻力的功一定，當航母勻速行駛時，W=Fs=fs，可見阻力與航速的平方成正比，所以續航里程與航速的平方成反比，低速行駛時續航里程大．
點評：本題以航母為題考查了相關的物理知識，綜合性很強，計算量比較大，具有一定的難度．