Question

【題目】圖是某雙人動(dòng)力滑翔傘的示意圖，其飛行動(dòng)力是通過(guò)燃燒汽油來(lái)獲得的。設(shè)動(dòng)力滑翔傘汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是8000W，其熱機(jī)效率為20%，汽油熱值約為4×107J/kg。當(dāng)小凱與教練同時(shí)乘坐，整個(gè)裝置（包括兩人）的重心在O點(diǎn)，總重力為2000N。某次飛行中，滑翔傘在沒(méi)有風(fēng)的情況下，水平向左勻速直線飛行了200秒，受到的阻力為500N。忽略汽油燃燒時(shí)對(duì)整個(gè)裝置質(zhì)量的影響。

求：(1)畫(huà)出整個(gè)裝置（用“·”表示）的受力示意圖。

(2)這次飛行中，①動(dòng)力做了多少功？②飛行了多遠(yuǎn)？③至少消耗了多少千克汽油？

(3)滑翔傘的上升力是如何獲得的？簡(jiǎn)要說(shuō)明。

Answer 1

【答案】(1)；(2)1.6×106J；3.2×103m；0.2kg；(3)滑翔傘向前飛行時(shí)，流經(jīng)傘上方的空氣流速大，壓強(qiáng)小，流經(jīng)傘下方的空氣流速小，壓強(qiáng)大，形成了向上的壓力差，這個(gè)壓力差就是滑翔傘的上升力。

【解析】

(1)正在空中水平勻速直線飛行的動(dòng)力滑翔傘，受平衡力作用，作用點(diǎn)都在重心，水平方向上受水平向左的牽引力和水平向右的摩擦力；在豎直方向上受豎直向下的重力和豎直向上的升力；過(guò)滑翔傘的重心沿豎直向上的方向畫(huà)一條帶箭頭的線段，用符號(hào)G和F上升表示，二力線段長(zhǎng)短相等；過(guò)滑翔傘的重心分別沿水平向右和水平向左的方向畫(huà)一條帶箭頭的線段，分別用符號(hào)F牽和f阻表示，注意表示二力的線段長(zhǎng)度相等；答案如下圖所示：

；

(2)動(dòng)力做的功為

；

因?yàn)榛�翔傘勻速飛行，所以F牽和f阻相等，滑翔傘飛行的距離為

；

滑翔傘的效率為20%，飛行了200秒需要的熱量為

，

至少消耗汽油的質(zhì)量為

；

(3)滑翔傘的上升力是根據(jù)流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系而獲得的，滑翔傘向前飛行時(shí)，流經(jīng)傘上方的空氣流速大，壓強(qiáng)小，流經(jīng)傘下方的空氣流速小，壓強(qiáng)大，形成了向上的壓力差，這個(gè)壓力差就是滑翔傘的上升力。

答：(1)整個(gè)裝置的受力示意圖如解析所示；

(2)這次飛行中，①動(dòng)力做了1.6×106J；②飛行了3.2×103m；③至少消耗了0.2kg汽油；

(3) 滑翔傘向前飛行時(shí)，流經(jīng)傘上方的空氣流速大，壓強(qiáng)小，流經(jīng)傘下方的空氣流速小，壓強(qiáng)大，形成了向上的壓力差，這個(gè)壓力差就是滑翔傘的上升力。