Question

19．圖甲展示的是我國新一代戰(zhàn)斗機J20，它具備超音速巡航、電磁隱身、超機動性、超視距攻擊等優(yōu)異性能，J20型戰(zhàn)斗機最大起飛質量37t，最大飛行高度20000m，最大航行速度達2.5倍聲速（合3060km/h），最大載油量為10t，飛機航行時所受阻力的大小與速度的二次方相關，圖乙表示的是阻力的大小與速度的定量關系．已知飛機發(fā)動機燃油完全燃燒的能量轉化為機械能的效率是40%，飛機使用的航空燃油的熱值為5×10⁷J/kg．
（1）戰(zhàn)斗機發(fā)動機工作時，將燃燒航空燃油產生的內能轉化為飛機的機械能；完全燃燒10t燃油獲得的能量為5×10¹¹J．
（2）J20戰(zhàn)斗機表面能吸收（反射/吸收）對方雷達發(fā)射的電磁波，從而實現電磁隱身．
（3）飛機加速飛行當速度突破聲速時，會產生巨大的爆鳴聲，稱為“聲爆”，并且飛機周圍會產生有規(guī)則的白霧（圖丙），真空中不能有聲爆現象，這是因為真空不能傳聲；飛機周圍產生的白霧是液化現象（填一中物態(tài)變化）．
（4）當J20戰(zhàn)斗機以500m/s的速度超音速巡航時，飛機發(fā)動機的總功率是3.5×10⁴kW．
（5）若在飛機油箱中加滿燃油，并且以400m/s的速度巡航的情況下，以機場為圓心，飛機的最大作戰(zhàn)半徑為4×10³km．

Answer 1

分析 （1）燃料燃燒化學能轉化為內能，內能轉化為機械能，已知燃油的質量，根據Q=mq求出放出的熱量；
（2）具有隱形功能的戰(zhàn)機將雷達發(fā)射的電磁波吸收，電磁波不能反射回雷達，就避開了雷達的探測；
（3）真空不能傳聲；物質由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過程叫液化；
（4）根據表中提供的數據，利用P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$═Fv可求得飛機發(fā)動機的輸出功率是多少千瓦．
（5）已知飛機發(fā)動機燃油完全燃燒的能量轉化為機械能的效率是40%，求得機械能，從表中查到400m/s時的阻力，利用W=fs可求得飛機的最大航程．

解答 解：
（1）戰(zhàn)斗機發(fā)動機屬于熱機，工作時，航空燃油燃燒時化學能轉化成的內能轉化為飛機的機械能；
燃油的質量：m=10t=10×10³kg=1×10⁴kg；燃油完全燃燒放出的熱量：Q=mq=1×10⁴kg×5×10⁷J/kg=5×10¹¹J；
（2）具有隱形功能的戰(zhàn)機可以有效避開雷達的探測，主要是它表面有一種特殊材料，能夠增強對電磁波的吸收，減弱電磁波反射回雷達；
（3）真空中不會出現“聲爆”是因為真空不能傳聲；“白氣”是水蒸氣遇冷液化形成的液態(tài)小水滴．
（4）由表中數據可知，飛機以500m/s的速度巡航時，所受阻力為7×10⁴N，
則飛機發(fā)動機的輸出功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=7×10⁴N×500m/s=3.5×10⁷W=3.5×10⁴kW；
（5）已知飛機發(fā)動機燃油完全燃燒的能量轉化為機械能的效率是40%，
則有用功W=40%×Q=40%×5×10¹¹J=2×10¹¹J，
根據表格查出400m/s時的阻力為5×10⁴N，
則由W=fs=Fs，可得s=$\frac{W}{f}$=$\frac{2×1{0}^{11}J}{5×1{0}^{4}N}$=4×10⁶m=4×10³km．
故答案為：（1）內；機械；5×10¹¹；（2）吸收；（3）真空不能傳聲；液化；（4）3.5×10⁴；（5）4×10³．

點評 新一代戰(zhàn)斗機是一項高科技的研究成果，它包含了眾多與物理學相關的知識，我們應該學會通過分析材料找出里面所包含的物理信息，并解答相關的疑問．