Question

閱讀以下材料，回答下列問題：
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(wèi)星通訊天線、有源相控陣雷達等設(shè)備，配備近防武器系統(tǒng)和各型艦載機，有關(guān)參數(shù)下表所示．新型固定翼艦載機在“遼寧”號航母訓(xùn)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(shù)
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(fā)動機的效率/%	25	最大艦載機數(shù)量/架	30

（1）下列有關(guān)航母、艦載飛機的說法不正確的是

B

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(fā)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）航母的作戰(zhàn)優(yōu)勢源于其搭載的艦載機，艦載機在航空母艦上必須短距起飛，艦載機在剛上升過程中動能

增大

，勢能

增大

．（填“增大”、“減小”或“不變”）
（3）該航母滿載行駛受到的浮力

6.75×10⁸

N（g取10N/kg）．在某次訓(xùn)練中，指揮員向殲-15飛行員下達起飛指令后，掛彈后質(zhì)量達22t的艦載機從跑道上起飛后，艦底所受海水的壓強將

變小

（填變化情況），航母排開海水的體積將

減小

（填變化情況）．
（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(chǎn)生的牽引力是

1×10⁷

N，若在這種狀態(tài)下勻速航行1000km，航母發(fā)動機的效率為25%，至少需要燃燒

10³

t的重油．（重油的熱值為4.0×10⁷J/kg）
（5）若航母儲存燃油的質(zhì)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

低速

（選填“低速”或“高速”）勻速行駛時續(xù)航里程（連續(xù)航行的最大距離）大，因為

因為燃油質(zhì)量、燃油熱值、航母發(fā)動機效率一定，所以克服阻力的功一定，根據(jù)W=FS，航母勻速行駛時，W=fS（二力平衡條件，F(xiàn)=f）．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（W=fS=kv²s），低速行駛時續(xù)航里程大

．

Answer 1

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(jié)論也可能不同．
（2）動能與質(zhì)量和速度有關(guān)，質(zhì)量越大，速度越大，動能越大；重力勢能與高度和質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能增大；
（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(zhì)量達22t的艦載機從跑道上起飛后，航母上浮，即可判斷航母排開液體體積的變化；根據(jù)液體壓強特點分析艦底受到壓強的變化；
（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(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；
（5）燃油質(zhì)量、燃油熱值、航母發(fā)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(xù)航里程與航速的平方成反比，低速行駛時續(xù)航里程大．

解答：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(zhuǎn)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(fā)生變化，因此航母是運動的，該選項說法正確，不符合題意；
（2）艦載機離機起飛過程中；①質(zhì)量不變、速度增大，動能增大；②質(zhì)量不變、高度增大，重力勢能增大．
（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，排開海水的體積減小
（4）航母最高航速V=54km/h=15m/s航行時，
∵P=FV
∴F=

P

V

=

1.5×105×103W

15m/s

=1×10⁷N；
在這種狀態(tài)下勻速航行1000km，需要的機械能W=FS=1×10⁷N×1000×10³m=1×10¹³J；
航母發(fā)動機的效率η=25%，因此需要重油放出的熱量Q=

W

η

=

1×1013J

25%

=4×10¹³J；
∵Q=qm
∴需要完全燃燒重油的質(zhì)量m=

Q

q

=

4×1013J

4.0×107J/kg

=1×10⁶kg=10³t．
（5）∵燃油質(zhì)量、燃油熱值、航母發(fā)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(xù)航里程與航速的平方成反比，低速行駛時續(xù)航里程大．
故答案為：（1）B；
（2）電磁波；
（3）6.75×10⁸；變小；減��；
（4）1×10⁷；10³；
（5）低速行駛時續(xù)航里程大；因為燃油質(zhì)量、燃油熱值、航母發(fā)動機效率一定，所以克服阻力的功一定，根據(jù)W=FS，航母勻速行駛時，W=fS（二力平衡條件，F(xiàn)=f）．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（W=fS=kv²s），低速行駛時續(xù)航里程大．

點評：本題以航母為題考查了相關(guān)的物理知識，綜合性很強，計算量比較大，具有一定的難度．