Question

19．图甲展示的是我国新一代战斗机J20，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，J20型战斗机最大起飞质量37t，最大飞行高度20000m，最大航行速度达2.5倍声速（合3060km/h），最大载油量为10t，飞机航行时所受阻力的大小与速度的二次方相关，图乙表示的是阻力的大小与速度的定量关系．已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，飞机使用的航空燃油的热值为5×10⁷J/kg．
（1）战斗机发动机工作时，将燃烧航空燃油产生的内能转化为飞机的机械能；完全燃烧10t燃油获得的能量为5×10¹¹J．
（2）J20战斗机表面能吸收（反射/吸收）对方雷达发射的电磁波，从而实现电磁隐身．
（3）飞机加速飞行当速度突破声速时，会产生巨大的爆鸣声，称为“声爆”，并且飞机周围会产生有规则的白雾（图丙），真空中不能有声爆现象，这是因为真空不能传声；飞机周围产生的白雾是液化现象（填一中物态变化）．
（4）当J20战斗机以500m/s的速度超音速巡航时，飞机发动机的总功率是3.5×10⁴kW．
（5）若在飞机油箱中加满燃油，并且以400m/s的速度巡航的情况下，以机场为圆心，飞机的最大作战半径为4×10³km．

Answer 1

分析 （1）燃料燃烧化学能转化为内能，内能转化为机械能，已知燃油的质量，根据Q=mq求出放出的热量；
（2）具有隐形功能的战机将雷达发射的电磁波吸收，电磁波不能反射回雷达，就避开了雷达的探测；
（3）真空不能传声；物质由气态变为液态的过程叫液化；
（4）根据表中提供的数据，利用P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$═Fv可求得飞机发动机的输出功率是多少千瓦．
（5）已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，求得机械能，从表中查到400m/s时的阻力，利用W=fs可求得飞机的最大航程．

解答 解：
（1）战斗机发动机属于热机，工作时，航空燃油燃烧时化学能转化成的内能转化为飞机的机械能；
燃油的质量：m=10t=10×10³kg=1×10⁴kg；燃油完全燃烧放出的热量：Q=mq=1×10⁴kg×5×10⁷J/kg=5×10¹¹J；
（2）具有隐形功能的战机可以有效避开雷达的探测，主要是它表面有一种特殊材料，能够增强对电磁波的吸收，减弱电磁波反射回雷达；
（3）真空中不会出现“声爆”是因为真空不能传声；“白气”是水蒸气遇冷液化形成的液态小水滴．
（4）由表中数据可知，飞机以500m/s的速度巡航时，所受阻力为7×10⁴N，
则飞机发动机的输出功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=7×10⁴N×500m/s=3.5×10⁷W=3.5×10⁴kW；
（5）已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，
则有用功W=40%×Q=40%×5×10¹¹J=2×10¹¹J，
根据表格查出400m/s时的阻力为5×10⁴N，
则由W=fs=Fs，可得s=$\frac{W}{f}$=$\frac{2×1{0}^{11}J}{5×1{0}^{4}N}$=4×10⁶m=4×10³km．
故答案为：（1）内；机械；5×10¹¹；（2）吸收；（3）真空不能传声；液化；（4）3.5×10⁴；（5）4×10³．

点评 新一代战斗机是一项高科技的研究成果，它包含了众多与物理学相关的知识，我们应该学会通过分析材料找出里面所包含的物理信息，并解答相关的疑问．