Question

【題目】閱讀短文，回答問題：

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。如圖甲是遼寧號航空母艦的圖片，最大艦長304米，艦寬70.5米，飛行甲板長300米、寬70米，最高航速約54km/h。2012年11月23日上午中國獨立自主研發(fā)的航母艦載飛機—殲-15首次成功降落在“遼寧艦”甲板上（如圖乙所示）。

殲-15艦載機在地面附近沿水平方向低空飛行時，機翼上、下表面的壓強差p和空氣流速v速度的關(guān)系可表示為P =ρv2，式中ρ表示空氣密度。飛機總質(zhì)量為25噸，起飛時升力由機翼獲得，機翼的總面積為60 m2，大氣壓為1.0×105 Pa，空氣密度為1.2Kg/m3，（ g=10N/Kg ）。

請回答下列問題：

（1）當(dāng)航母在平靜的水面航行時，它所受的浮力____（選填“大于” “等于” 或“ 小于”）它的總重力。
（2）如圖丙為2012年度最美動作“走你”的精彩瞬間，兩位指令員為“殲15”發(fā)出了起飛指令, “殲15”起飛后，航母受到的浮力將________（變大、不變、變�。�，船體將_______（上浮、下沉、不變）。

（3）如果“殲15”的著艦的三只輪子與甲板的接觸總面積是0.5m2，靜止停在飛機庫中三架“殲15”對甲板的壓強是________；

（4）艦載機機翼的橫截面設(shè)計成如左圖所示的形狀，飛行時機翼上表面附近的空氣流速__________(選填“大于”、“等于”或“小于”）下表面附近的空氣流速。利用在氣體中流速越大的位置壓強_____(選填“越大”或“越小”）的原理，為飛機提供升力。

（5）由于飛機起飛時相對于空氣要有比較大的速度才能順利起飛，所以飛機起飛時是_____好（選填“順風(fēng)”或“逆風(fēng)”）。假設(shè)某一次該艦載機在無風(fēng)時在水平飛行甲板上起飛，艦載機起飛時速度至少應(yīng)為_____m/s。

Answer 1

【答案】 等于 變小 上浮 5×105Pa 大于 越小 逆風(fēng) 8.33

【解析】（1）當(dāng)航母在平靜的水面航行時，由于漂浮，它所受的浮力等于它的總重力；

（2）“殲15”從航母上起飛后，航母的總重力減小，根據(jù)漂浮物體的重力等于自身重力可知：此時航母受到的浮力將減小，由F浮 =ρgV排 可知：當(dāng)航空母艦上艦載飛機起飛后，它排開水的體積會減小，故船體將上��；

（3）飛機的重力G=mg=25×103 kg×10N/kg=2.5×105 N；

則對甲板的壓力F′=G=2.5×105 N；

壓強p′=F′/S輪=2.5×105N/0.5m2=5×105 Pa；

（4）由圖知，在相同時間內(nèi)，上方空氣通過的路程較長，速度較大，根據(jù)流體壓強與流速的關(guān)系，流速越大，壓強越小，下方的壓強大于上方的壓強，從而產(chǎn)生升力；

（5）飛機逆風(fēng)行駛時空氣相對流速更快，產(chǎn)生的升力更大，所以飛機起飛時是逆風(fēng)好；根據(jù)受力與運動的關(guān)系，飛機起飛的舉力最小等于該飛機的重力，即F=G，則p=F/S=2.5×105N/60m2=25/6×103 Pa

根據(jù)公式p=ρv2 /2，則v=2p/ρ=2×25/6×103Pa/1.2kg/m3≈83.3m/s.