Question

15．隨著科技的發(fā)展，未來的航空母艦上將安裝電磁彈射器以縮短飛機起飛距離，如圖甲所示，航空母艦的水平跑道總長L=180m，其中電磁彈射器是一種長度為L₁=120m的直線電機，該電機可在彈射時提供一個恒定的牽引力F_牽=5×10⁵N．求：

（1）彈射器對艦載機所做的功．
（2）該艦載機加速起飛后掠海勻速直線飛行至目標地執(zhí)行任務．圖乙是該過程中艦載機的速度和時間圖象，請計算出目標地離航母的距離．
（3）為了獲得更大的升力，起飛時應讓飛機逆風起飛．請用物理知識簡要說明理由．

Answer 1

分析 （1）由題干可知：電磁彈射器的長度和牽引力，由功的公式彈射器對艦載機所做的功；
（2）由題知，艦載機加速起飛后掠海勻速直線飛行，由圖乙可得出速度和飛行時間利用s=vt求出距離；
（3）根據飛機升力產生的原因回答，飛機的機翼通常都做成上面凸起，下面平直的形狀．這樣，當飛機起飛時，流過機翼上方的空氣流速大，壓強小，流過機翼下方的空氣流速小，壓強大．機翼上下方所受到的壓力差便形成向上的升力．

解答 解：（1）彈射器對艦載機所做的功：
W=F_牽L₁=5×10⁵N×120m=6×10⁷J；
（2）由題知，艦載機加速起飛后掠海勻速直線飛行，由圖乙可知v=300m/s，t=15min-0.5min=14.5min=870s，
由v=$\frac{s}{t}$得：
s=vt=300m/s×870s=2.61×10⁵m；
（3）因為飛機起飛時流過機翼上方的空氣速度快，流過機翼下方的空氣流速慢．機翼上下方所受空氣的壓力差形成向上的升力．當飛機逆風起飛時飛機的速度不需要加速到很大，飛機就可相對空氣有一個較大的相對速度，從而獲得足夠的升力．
答：（1）彈射器對艦載機所做的功為6×10⁷J．
（2）目標地離航母的距離為2.61×10⁵m．
（3）飛機逆風起飛時飛機的速度不需要加速到很大，飛機就可相對空氣有一個較大的相對速度，從而獲得足夠的升力．

點評 本題考查功的計算、速度公式和壓強與流速關系的應用，同時考查運用所學的知識來分析解決生活中的問題的能力．