Question

16．如图所示的是我国首艘“海上飞船”-“翔州1”．船体总长12.7米，总宽11米，总高3.9米，最大起飞重量为2.5吨．最快航速可达210公里/小时，最高能爬升至150米，可乘坐7人．它既可以在水中航行，又可以贴近水面飞行．该设计利用了“翼地效应”，即当运动的飞行器掉到距地面（或水面）很近时，气流流过机翼后会向后下方流动，这是地面（或水面）将产生一股向上的反推力，使整个机体的上下压力差增大，升力会陡然增加，阻力减小．
（1）根据以上资料可知：“翔州1”在水面上飞行时，机翼下（填“上”或“下”）表面受到的空气压强较大，“翼地效应”能使它比普通飞机获得更大的升力，是因为地面（或水面）对机翼下方气流有向上的推力，这是利用了什么物理原理？力的相互作用
（2）分析资料，并计算“翔州1”最大吃水体积至少应该设计为多少m³？（海水的密度取1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）
（3）为了确保行驶的安全，这种“海上飞船”一般飞行不能离地太高，科研人员为此要给它安装一套高度检测装置，使它能精确快速地测量离地高度，据此工程人员应选用电磁波（选填“电磁波”或“超声波”）测距传感器．若测距传感器的阻值R₁与离地高度h的关系如图甲所示，如图乙的检测电路采用了“稳流电源”（电源输出的电流恒定），要使高度表（实质是电流表或电压表）示数能随飞行高度的增大而增大，且示数刻度均匀，则此高度表应安装在c（选填“a”、“b”或“c”）位置．

Answer 1

分析 （1）流体中流速越快的地方，压强越小；物体间力的作用是相互的；
（2）已知最大起飞重量，根据公式F_浮=G=mg可求受到的最大浮力，再利用阿基米德原理求出最大吃水体积；
（3）电磁波的传播速度要大于超声波的传播速度；从电路图可以看出，两电阻串联，b是电流表，测量电路电流；a、c是电压表，a测量R₀两端的电压；b测量R₁两端的电压；从图甲可以看出h越大，R₁的阻值越大．

解答 解：（1）根据以上资料可知：“翔州1”在水面上飞行时，下表面空气流速较慢，所以机翼下表面受到的空气压强较大，“翼地效应”能使它比普通飞机获得更大的升力，是因为地面（或水面）对机翼下方气流有向上的推力，这是利用了力的相互作用；
（2）浮力最大为F_浮=G=mg=2.5×10³kg×10N/kg=2.5×10⁴N；
根据公式F_浮=ρ_液gV_排可知，最大吃水体积V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{液}g}$=$\frac{2.5×1{0}^{4}N}{1000kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.5m³；
（3）为了确保行驶的安全，这种“海上飞船”一般飞行不能离地太高，科研人员为此要给它安装一套高度检测装置，使它能精确快速地测量离地高度，据此工程人员应选用电磁波测距传感器，因为电磁波的速度要远远大于超声波的速度；
从图甲可以看出，h越大，R₁的阻值越大，所以高度表应安装在c点，此时高度表相当于电压表，测量R₁两端的电压，R₁的阻值变大，电路电流变小，所以定值电阻R₀两端的电压变小，串联电路电压等于杠杆用电器两端的电压之和，所以R₁两端的电压变大，也就是说，高度表的示数变大．
故答案为：（1）下；力的相互作用；
（2）2.5m³
（3）电磁波；c．

点评 本题的综合性比较强，主要考查学生对所学物理知识的综合应用能力，有一定的难度．