Question

11．如图地效飞行器是一种可以低空高速飞行的飞机，它能停在水面或地面上，某型号飞行器的总质量为1.0×10³t，总体积5×10³m³，最大飞行速度为720km/h，以最大速度飞行时的运输效率为25，运输效率是指飞行器飞行时的总重与发动机推力的比值．（g取10N/kg）．
（1）飞行器在低空水平高速飞行飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速大．
（2）飞行器在长江水面上静止时，大部分体积露出水面，则物体受到的浮力是1.0×10⁷N；若静止在黄海海面上，则飞行器受到的浮力将不变（变大/变小/不变）．
（3）飞行器以最大速度飞行1440km，需要2h，发动机推力的功率为8×10⁷W（可以认为飞行器的总重不变）．

Answer 1

分析 （1）放在水平地面上的物体，对地面的压力等于其重力，根据公式G=mg计算；
（2）等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面，由于上表面弯曲，机翼上方气流的截面面积大，所以机翼上方的流速就大于机翼前方的流速；
知道物体重力，根据漂浮条件求物体受到的浮力；
（3）根据速度公式v=$\frac{s}{t}$计算出飞行器飞行的时间；根据题意计算出发动机的推力，再根据公式P=$\frac{W}{t}$、v=$\frac{s}{t}$的推导公式P=Fv计算发动机做功的功率．

解答 解：（1）飞行器飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速大，流速快气压小，机翼下方的压强大于上方的压强，所以获得向上的升力；
（2）飞行器的总质量为1.0×10³t=1.0×10⁶kg，
其重力G=mg=1.0×10⁶kg×10N/kg=1.0×10⁷N；
因静止时物体有四分之一的体积露出水面，即物体处于漂浮状态，
所以，物体受到的浮力F_浮=G=1.0×10⁷N；
若静止在黄海海面上，物体仍处于漂浮状态，则飞行器受到的浮力与重力相等，而飞行器的重力不变，所以飞行器受到的浮力也不变；
（3）由v=$\frac{s}{t}$得，
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{1440km}{720km/h}$=2h；
因为最大速度飞行时的运输效率为25，
所以飞行器的发动机的推力F=$\frac{G}{25}$=$\frac{1.0×1{0}^{7}N}{25}$=4×10⁵N，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得发动机推力的功率：
P=Fv=4×10⁵N×720×$\frac{1}{3.6}$m/s=8×10⁷W．
故答案为：（1）大；（2  ）1.0×10⁷；不变；（3 ）2；8×10⁷．

点评 本题是力学的综合，考查重力的计算、流体的压强、浮力的计算等，知识点较多，但难度不大，解题的关键是能够灵活利用所学公式．