Question

【題目】近期在日本召開(kāi)了以美歐日等國(guó)的“七國(guó)峰會(huì)”，在會(huì)上日本兩次無(wú)理提出了我國(guó)南海問(wèn)題。為了捍衛(wèi)國(guó)家主權(quán)，我軍派調(diào)排水量達(dá)67500t的“遼寧”號(hào)航空母艦加強(qiáng)了對(duì)南海黃巖島等島嶼的巡邏。如圖甲是遼寧號(hào)航空母艦的圖片，遼寧號(hào)航空母艦以重油（原油提出汽油、柴油后剩余的重質(zhì)油）為燃料�？偣β�1.5×108W，最大艦長(zhǎng)304米，艦寬70.5米，飛行甲板長(zhǎng)300米、寬70米，最高航速約54km/h．我國(guó)獨(dú)立自主研發(fā)的航母艦載飛機(jī)﹣殲﹣15首次成功降落在“遼寧艦”甲板上（如圖乙所示）．（g＝10N/kg、水的密度為1×103kg/m3）問(wèn)：（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程。）

（1）該航母訓(xùn)練平臺(tái)上雖然沒(méi)有幫助飛機(jī)起飛的彈射裝置，但飛機(jī)跑道前端設(shè)計(jì)了向上翹起的滑躍式甲板，同時(shí)在飛機(jī)的尾噴管后安裝一塊阻擋噴出的氣體的擋板。如圖丙所示。擋板能起到幫助飛機(jī)起飛的作用是因?yàn)?/span>_____；艦載機(jī)為了順利升空，最好是_____（選填“順風(fēng)”、“逆風(fēng)”或“無(wú)風(fēng)”）時(shí)起飛。

（2）航空母艦滿載時(shí)受到浮力為多少______？

（3）如果航母總功率全部用來(lái)提供它向前的牽引力。當(dāng)航母以最高航速54km/h 航行1小時(shí)，它產(chǎn)生的牽引力是多少_____？若這種狀態(tài)下勻速航行1000km，航母發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為25%，至少需要燃燒多少千克的重油______？（重油的熱值為4.0×107J/kg．）

（4）在某次巡邏演習(xí)中雷達(dá)發(fā)現(xiàn)假想敵潛艇在15海里外的水下10m處潛行。4架殲﹣15立即升空投下重量為100kg的感應(yīng)式淺水水雷攻擊，并成功將敵潛艇擊沉。如圖丁為感應(yīng)式淺水水雷在水中待命時(shí)示意圖，假設(shè)欲使水雷懸浮在水中，需在其下方用細(xì)繩懸掛一個(gè)密度為5×l03kg/m3、質(zhì)量為31.25kg的物體，求水雷的密度______？（細(xì)繩的體積和質(zhì)量忽略不計(jì)）

Answer 1

【答案】物體間力的作用是相互的 逆風(fēng) 6.75×108N 1×107N 1×106 0.8×103kg/m3

【解析】

（1）因?yàn)槲矬w間力的作用是相互的，因此擋板能起到幫助飛機(jī)起飛的作用；

飛機(jī)的機(jī)翼通常都做成上凸下平的形狀，飛機(jī)在長(zhǎng)長(zhǎng)的跑道上加速滑行時(shí)，流過(guò)機(jī)翼上方的空氣速度快，流過(guò)機(jī)翼下方的空氣流速慢，機(jī)翼上下方所受空氣的壓力差形成向上的升力；當(dāng)飛機(jī)滑行的速度達(dá)到一定值時(shí)，機(jī)翼所受的升力大于飛機(jī)自身的重力，飛機(jī)就起飛了。

但航母上的跑道不可能很長(zhǎng)，飛機(jī)逆風(fēng)起飛時(shí)飛機(jī)的速度不需要加速到很大，飛機(jī)就可相對(duì)空氣有一個(gè)較大的相對(duì)速度，從而獲得足夠的升力，所以艦載機(jī)為了順利升空，最好是逆風(fēng)起飛。

（2）由阿基米德原理可得，航空母艦滿載時(shí)受到的浮力：

F浮＝G排＝m排g＝6.75×107kg×10N/kg＝6.75×108N；

（3）航母的最高航速v＝54km/h＝15m/s，

由P＝＝＝Fv可得，它產(chǎn)生的牽引力：

F＝＝＝1×107N；

在這種狀態(tài)下勻速航行1000km，牽引力做的功（有用能量）：

W＝Fs＝1×107N×1000×103m＝1×1013J；

航母發(fā)動(dòng)機(jī)的效率η＝25%，由η＝可得，重油完全燃燒放出的熱量：

Q放＝＝＝4×1013J，

由Q放＝mq可得，至少需要燃燒重油的質(zhì)量：

m＝＝＝1×106kg。

（4）由ρ＝可得，物體的體積：

V物＝＝＝6.25×10﹣3m3；

在水雷下方懸掛一物體，使水雷懸浮在水中，水雷和物體一起浸沒(méi)在水中處于靜止?fàn)顟B(tài)，把水雷和物體看作一個(gè)整體，故它們受到的總浮力等于總重力；

水雷和物體一起浸沒(méi)在水中時(shí)，排開(kāi)水的總體積：V排總＝V水雷+V物；

根據(jù)力的平衡條件有：F浮總＝G總，

即：ρ水g（V水雷+V物）＝（m水雷+m物）g；

代入數(shù)據(jù)有：1.0×103kg/m3×10N/kg×（V水雷+6.25×10﹣3m3）＝（100kg+31.25kg）×10N/kg，

解得：V水雷＝0.125m3 ；

則水雷的密度：ρ水雷＝＝═0.8×103kg/m3 。