Question

17．阅读短文，回答问题：
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．如图甲是辽宁号航空母舰的图片，最大舰长304米，舰宽70.5米，飞行甲板长300米、宽70米，最高航速约54km/h．2012年11月23日上午中国独立自主研发的航母舰载飞机-歼-15首次成功降落在“辽宁舰”甲板上（如图乙所示）．
歼-15舰载机在地面附近沿水平方向低空飞行时，机翼上、下表面的压强差p和空气流速v速度的关系可表示为P=$\frac{1}{2}$ρv²，式中ρ表示空气密度．飞机总质量为25吨，起飞时升力由机翼获得，机翼的总面积为60m²，大气压为1.0×10⁵Pa，空气密度为1.2Kg/m³，（ g=10N/Kg ）．

请回答下列问题：
（1）当航母在平静的水面航行时，它所受的浮力等于（选填“大于”“等于”或“小于”）它的总重力．如图丙为2012年度最美动作“走你”的精彩瞬间，两位指令员为“歼15”发出了起飞指令，“歼15”起飞后，航母受到的浮力将变小（变大、不变、变小），船体将上浮（上浮、下沉、不变）．
（2）如果“歼15”的着舰的三只轮子与甲板的接触总面积是0.5m²，静止停在飞机库中三架“歼15”对甲板的压强是5×10⁵；
（3）舰载机机翼的横截面设计成如左图所示的形状，飞行时机翼上表面附近的空气流速大于（选填“大于”、“等于”或“小于”）下表面附近的空气流速．利用在气体中流速越大的位置压强越小（选填“越大”或“越小”）的原理，为飞机提供升力．
（4）由于飞机起飞时相对于空气要有比较大的速度才能顺利起飞，所以飞机起飞时是逆风好（选填“顺风”或“逆风”）．假设某一次该舰载机在无风时在水平飞行甲板上起飞，舰载机起飞时速度至少应为83.3m/s．

Answer 1

分析 （1）根据物体的浮沉条件，当物体漂浮时浮力等于重力；
战机在起飞前是停在航母上的，应将其与航母看成一个整体，再根据漂浮的条件，可判断战机起飞前后浮力的变化情况，利用阿基米德原理判断它排开水的体积变化．
（2）求出飞机的重力，即可得出对甲板的压力，利用p=$\frac{F}{S}$求出压强．
（3）一些交通工具做成流线型，不仅可以减少空气阻力，根据流体压强与流速的关系，上方空气在相等的时间内通过的路程较大，流速较快，则压强较小，所以可以产生向上的举力，便于起飞；
（4）飞机起飞，则向上的举力最小等于其重力，可根据压强公式求出上下表面受到的压强差，从而根据题干给出的速度与压强的关系得出速度的大小．

解答 解：（1）当航母在平静的水面航行时，由于漂浮，它所受的浮力等于它的总重力；
“歼15”从航母上起飞后，航母的总重力减小，
根据漂浮物体的重力等于自身重力可知：此时航母受到的浮力将减小，
由F_浮=ρgV_排可知：当航空母舰上舰载飞机起飞后，它排开水的体积会减小，故船体将上浮．
（2）飞机的重力G=mg=25×10³kg×10N/kg=2.5×10⁵N；
则对甲板的压力F′=G=2.5×10⁵N；
压强p′=$\frac{F′}{{S}_{轮}}$=$\frac{2.5×1{0}^{5}N}{0.5{m}^{2}}$=5×10⁵Pa；
（3）由图知，在相同时间内，上方空气通过的路程较长，速度较大，根据流体压强与流速的关系，流速越大，压强越小，下方的压强大于上方的压强，从而产生升力；
（4）飞机逆风行驶时空气相对流速更快，产生的升力更大，所以飞机起飞时是逆风好；
根据受力与运动的关系，飞机起飞的举力最小等于该飞机的重力，即F=G，
则p=$\frac{F}{S}$=$\frac{2.5×1{0}^{5}N}{60{m}^{2}}$=$\frac{25}{6}$×10³Pa
根据公式p=$\frac{1}{2}$ρv²，则v=$\sqrt{\frac{2p}{ρ}}$=$\sqrt{\frac{2×\frac{25}{6}×1{0}^{3}Pa}{1.2kg/{m}^{3}}}$≈83.3m/s．
故答案为：（1）等于；变小；上浮；（2）5×10⁵；（3）大于；越小；（4）逆风；83.3；

点评 此题主要考查了物体的浮沉条件及功和减弱噪声的途径及流体压强与流速的关系，都是基础性问题；同时考查了学生对新知识的应用，主要考查了学生对新知识的接受能力和应用能力．