Question

6．2012年9月25日上午，中国首艘航空母舰“辽宁”号正式交接服役，从此中国摆脱了没有航母的历史．航母上安装有卫星通讯天线、有源相控阵雷达等设备，配备近防武器系统和各型舰载机，有关参数如表所示，新型固定翼舰载机在“辽宁”号航母训练平台上的着落、起飞试验已取得成功．

辽宁号航空母舰参数
满载排水量/t	67500	总功率/KW	1.5×105
动力提供（燃料）	重油	最高舰速km/h	54
最大舰长/m	304	最大舰宽/m	70.5
发动机的效率/%	25	最大舰载机数量/架	30

（1）舰载机利用流体压强与流速的关系，在机翼上获得升力克服地球引力，从而翱翔在蓝天上了．舰载机的机翼导流板横截面的形成是图2中的D．
（2）航母上的雷达发现敌方的军事目标，是利用了电磁波（电磁波/超声波）．
（3）该航母满载行驶受到的浮力6.75×10⁸N．在某次训练中，指挥员向歼-15飞行员下达起飞指令后，挂弹后质量达22t的舰载机从跑道上起飞后，舰底所受海水的压强将变小（填变化情况）（ρ_海水=1.1×10³kg/m³，g=10N/kg）．
（4）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航行时，它产生的牵引力是1×10⁷N，若在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10³t的重油．（重油的热值为4.0×10⁷J/kg）
（5）若航母储存燃油的质量一定，它在水中航行时受到的阻力与航速的平方成正比，航母低速（低速/高速）匀速行驶时续航里程（连续航行的最大距离）大，因为燃油质量、燃油热值、航母发动机效率一定，所以克服阻力的功一定，根据W=FS，航母匀速行驶时，W=fs（二力平衡条件，F=f）．阻力与航速的平方成正比，所以，续航里程与航速的平方成反比（W=fs=kv²s），低速行驶时续航里程大．

Answer 1

分析 （1）流线型在空中飞行，产生向上的力还是向下的力，主要比较上下的压强，比较上下的空气流速．
（2）电磁波能够传递信息，并且能在真空中传播；
（3）知道航母满载时的排水量，利用阿基米德原理求出航母的浮力，挂弹后质量达22t的舰载机从跑道上起飞后，航母上浮，根据液体压强特点分析舰底受到压强的变化；
（4）知道航母最高航速，利用P=Fv求此时的牵引力；知道行驶的距离，利用W=Fs计算航母做的有用功（有用能量）；根据效率公式求燃料完全燃烧放出的热量（总能量），再利用Q=mq求至少需要燃烧重油的质量；
（5）燃油质量、燃油热值、航母发动机效率一定，克服阻力的功一定，当航母匀速行驶时，W=Fs=fs，可见阻力与航速的平方成正比，所以续航里程与航速的平方成反比，低速行驶时续航里程大．

解答 解：（1）在相同时间内，经过流线型的下方的路程比经过上方路程短，空气流速小压强大，流线型在压强差下，产生向上的升力；故选D；
（2）航母上的雷达发现敌方的军事目标，是利用了电磁波传递信息的；
（3）①航母满载排水量是67500t，因此受到的浮力F_浮=G_排=m_排g=67500×10³kg×10N/kg=6.75×10⁸N；
②舰载机从跑道上起飞后，航母将会上浮一些，舰底所受海水的压强减小；
（4）航母最高航速V=54km/h=15m/s航行时，
根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得：
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{1.5×1{0}^{5}×1{0}^{3}W}{15m/s}$=1×10⁷N；
在这种状态下匀速航行1000km，需要的机械能：W=Fs=1×10⁷N×1000×10³m=1×10¹³J；
航母发动机的效率η=25%，因此需要重油放出的热：量Q=$\frac{W}{η}$=$\frac{1×1{0}^{13}J}{25%}$=4×10¹³J；
根据Q=qm可得需要完全燃烧重油的质量：m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{4×1{0}^{13}J}{4.0×1{0}^{7}J/kg}$=1×10⁶kg=10³t．
（5）因为燃油质量、燃油热值、航母发动机效率一定，所以克服阻力的功一定；根据W=Fs，航母匀速行驶时，W=Fs=fs（二力平衡条件，F=f）．阻力与航速的平方成正比，所以，续航里程与航速的平方成反比（W=fs=kv²s），低速行驶时续航里程大．
故答案为：
（1）D；
（2）电磁波；
（3）6.75×10⁸；变小；
（4）1×10⁷；10³；
（5）低速；燃油质量、燃油热值、航母发动机效率一定，所以克服阻力的功一定，根据W=Fs，航母匀速行驶时，W=fs（二力平衡条件，F=f）．阻力与航速的平方成正比，所以，续航里程与航速的平方成反比（W=fs=kv²s），低速行驶时续航里程大．

点评 本题以航母为题考查了相关的物理知识，综合性很强，计算量比较大，具有一定的难度．