Question

12．质量为2.3t的太阳能飞机停在水平地面时，轮与地面的总接触面积为0.1m²，g取10N/kg．求：
（1）飞机停在水平地面时对地面的压强大小；
（2）当飞机发动机的输出功率保持60kW，并以108km/h的速度水平匀速飞行时，发动机的牵引力大小；
（3）若飞机发动机保持60kW的输出功率匀速飞行1h，发动机输出的能量相当于多少千克航空燃油完全燃烧时释放的能量．航空燃油的热值取4×10⁷J/kg．

Answer 1

分析 （1）飞机在水平地面，对地面的压力F=G=mg，知道受力面积，利用压强公式求飞机对地面的压强；
（2）知道飞机速度和功率，利用P=Fv求牵引力；
（3）利用W=Pt求发动机做功，由题知，航空燃油完全燃烧时释放的能量，再利用Q_放=qm求燃油的质量．

解答 解：（1）飞机在水平地面，对地面的压力：
F=G=mg=2.3×10³kg×10N/kg=2.3×10⁴N；
飞机对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{2.3×1{0}^{4}N}{0.1{m}^{2}}$=2.3×10⁵Pa；
（2）飞机的速度：v=108km/h=30m/s，
由P=Fv得，发动机的牵引力：
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{60×1{0}^{3}W}{30m/s}$=2×10³N；
（3）由P=$\frac{W}{t}$得，发动机输出的能量：
W=Pt=60×10³W×3600s=2.16×10⁸J；
由题知，航空燃油完全燃烧时释放的能量：Q_放=W=2.16×10⁸J，
由Q_放=qm得，航空燃油的质量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{2.16×1{0}^{8}J}{4×1{0}^{7}J}$=5.4kg．
答：（1）飞机停在水平地面时对地面的压强大小为2.3×10⁵Pa；
（2）发动机的牵引力大小为2×10³N；
（3）发动机输出的能量相当于5.4kg航空燃油完全燃烧时释放的能量．

点评 本题主要考查了重力、功、功率、燃料完全燃烧放热公式的应用，考查全面，难度适中，能熟练运用公式即可解题，要注意物理的单位统一．