题目内容
【题目】近期在日本召开了以美欧日等国的“七国峰会”,在会上日本两次无理提出了我国南海问题。为了捍卫国家主权,我军派调排水量达67500t的“辽宁”号航空母舰加强了对南海黄岩岛等岛屿的巡逻。如图甲是辽宁号航空母舰的图片,辽宁号航空母舰以重油(原油提出汽油、柴油后剩余的重质油)为燃料。总功率1.5×108W,最大舰长304米,舰宽70.5米,飞行甲板长300米、宽70米,最高航速约54km/h.我国独立自主研发的航母舰载飞机﹣歼﹣15首次成功降落在“辽宁舰”甲板上(如图乙所示).(g=10N/kg、水的密度为1×103kg/m3)问:(写出计算过程。)
(1)该航母训练平台上虽然没有帮助飞机起飞的弹射装置,但飞机跑道前端设计了向上翘起的滑跃式甲板,同时在飞机的尾喷管后安装一块阻挡喷出的气体的挡板。如图丙所示。挡板能起到帮助飞机起飞的作用是因为_____;舰载机为了顺利升空,最好是_____(选填“顺风”、“逆风”或“无风”)时起飞。
(2)航空母舰满载时受到浮力为多少______?
(3)如果航母总功率全部用来提供它向前的牵引力。当航母以最高航速54km/h 航行1小时,它产生的牵引力是多少_____?若这种状态下匀速航行1000km,航母发动机的效率为25%,至少需要燃烧多少千克的重油______?(重油的热值为4.0×107J/kg.)
(4)在某次巡逻演习中雷达发现假想敌潜艇在15海里外的水下10m处潜行。4架歼﹣15立即升空投下重量为100kg的感应式浅水水雷攻击,并成功将敌潜艇击沉。如图丁为感应式浅水水雷在水中待命时示意图,假设欲使水雷悬浮在水中,需在其下方用细绳悬挂一个密度为5×l03kg/m3、质量为31.25kg的物体,求水雷的密度______?(细绳的体积和质量忽略不计)
【答案】物体间力的作用是相互的 逆风 6.75×108N 1×107N 1×106 0.8×103kg/m3
【解析】
(1)因为物体间力的作用是相互的,因此挡板能起到帮助飞机起飞的作用;
飞机的机翼通常都做成上凸下平的形状,飞机在长长的跑道上加速滑行时,流过机翼上方的空气速度快,流过机翼下方的空气流速慢,机翼上下方所受空气的压力差形成向上的升力;当飞机滑行的速度达到一定值时,机翼所受的升力大于飞机自身的重力,飞机就起飞了。
但航母上的跑道不可能很长,飞机逆风起飞时飞机的速度不需要加速到很大,飞机就可相对空气有一个较大的相对速度,从而获得足够的升力,所以舰载机为了顺利升空,最好是逆风起飞。
(2)由阿基米德原理可得,航空母舰满载时受到的浮力:
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,它产生的牵引力:
F===1×107N;
在这种状态下匀速航行1000km,牵引力做的功(有用能量):
W=Fs=1×107N×1000×103m=1×1013J;
航母发动机的效率η=25%,由η=可得,重油完全燃烧放出的热量:
Q放===4×1013J,
由Q放=mq可得,至少需要燃烧重油的质量:
m===1×106kg。
(4)由ρ=可得,物体的体积:
V物===6.25×10﹣3m3;
在水雷下方悬挂一物体,使水雷悬浮在水中,水雷和物体一起浸没在水中处于静止状态,把水雷和物体看作一个整体,故它们受到的总浮力等于总重力;
水雷和物体一起浸没在水中时,排开水的总体积:V排总=V水雷+V物;
根据力的平衡条件有:F浮总=G总,
即:ρ水g(V水雷+V物)=(m水雷+m物)g;
代入数据有: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 ;
则水雷的密度:ρ水雷==═0.8×103kg/m3 。
【题目】在“探究动滑轮的机械效率”时,某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量,数据记录如下:
实验序号 | 钩码重/N | 动滑轮重/N | 拉力/N | 钩码上升的高度/m | 测力计移动的距离/m | 有用功/J | 总功/J | 机械效率/% |
① | 4 | 0.5 | 2.3 | 0.2 | 0.4 | 0.8 | 0.92 | 87.0 |
② | 4 | 0.9 | 2.5 | 0.2 | 0.4 | 0.8 | 1.0 | 80.0 |
③ | 6 | 0.5 | 3.3 | 0.2 | 0.4 | (a) | (b) | (c) |
(1)完成表格中第3次数据的计算,填在横线上:(a)______;(b)______;(c)______。
(2)通过比较两次实验数据______(选填实验序号),可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重______(选填“有关”或“无关”)。
(3)小明认为“同一个机械,它的机械效率是一个定值”,通过比较两次实验数据______(选填实验序号),可知他的观点是的______(选填“正确”或“错误”)。