Question

16．“辽宁舰”服役，圆了中国航母梦．如图为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度．
（1）牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮为定滑轮（选填“定滑轮”或“动滑轮”）．
（2）气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，内能减小，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力．
（3）如果气缸内活塞的横截面积为20dm²，蒸汽产生的最大气压为2.6×10⁶Pa，那么活塞对牵引索产生的最大牵引力为多大？（已知标准大气压P₀=1.0×10⁵Pa）牵引索带动舰载机在2s内达到起飞速度80m/s，此时舰载机获得的最大功率是多少？

Answer 1

分析 （1）知道定滑轮是轴的位置固定不动的滑轮，动滑轮是轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮．
（2）物体对外界做功，物体的内能减小，温度降低．
（3）根据蒸汽产生的最大气压和标准大气压求出活塞受到的最大气压，根据气缸内活塞A的横截面积和活塞受到的最大气压，利用p=$\frac{F}{S}$可求出活塞对牵引索产生的最大牵引力；再利用P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv计算此时舰载机获得的最大功率．

解答 解：（1）定滑轮是轴的位置固定不动的滑轮，由图可知，牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮为定滑轮；
（2）气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，内能减小，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力．
（3）活塞受到的最大气压p=p_蒸汽-p₀=2.6×10⁶Pa-1.0×10⁵Pa=2.5×10⁶Pa，
由p=$\frac{F}{S}$可得，活塞对牵引索产生的最大牵引力为：
F_牵=pS=2.5×10⁶Pa×20×10^-2m²=5×10⁵N，
此时舰载机获得的最大功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=5×10⁵N×80m/s=4×10⁷W．
答：（1）定滑轮；（2）减小；（3）此时舰载机获得的最大功率是4×10⁷W．

点评 本题考查定滑轮和动滑轮的定义、压强公式的应用，功率的计算，涉及到的知识点较多，综合性较强，关键是灵活运用这些公式，并根据蒸汽产生的最大气压和标准大气压求出活塞受到的最大气压．