Question

如圖中的．“翔鳳”（ARJ21）是我國第一次完全自主設(shè)計并制造的支線飛機(jī)．于2008年11月28日試飛首飛1h獲得了成功，并計劃在2009年開始逐步投入規(guī)�；�生產(chǎn)．
（1）翔鳳（ARJ21）支線客機(jī)使用的是噴氣式發(fā)動機(jī)，其原理是：將吸入的空氣與燃油混合，點火爆炸后膨脹產(chǎn)生高速空氣向后噴出，發(fā)動機(jī)將空氣向后噴出時推動飛機(jī)向前運動．這是因為______．
（2）飛機(jī)的升力是由于機(jī)翼上、下表面出現(xiàn)了壓力差，垂直于相對氣流方向的壓力差的總和就是機(jī)翼的升力．這樣飛機(jī)借助機(jī)翼上獲得的升力克服地球引力，從而翱翔在藍(lán)天上了．飛機(jī)機(jī)翼導(dǎo)流板橫截面的形狀是下列四圖中的______．

（3）物體在流體（液體和氣體）中運動時，受到阻礙物體運動的力，稱作為“流體阻力”．飛機(jī)機(jī)身設(shè)計成“流線形”是為了減小______．影響“流體阻力”大小的因素有物體的形狀和大小、物體表面的粗糙程度、物體和液體間相對運動的速度以及物體垂直于運動方向的橫截面大小．某同學(xué)為了驗證“流體阻力的大小與運動物體表面粗糙程度有關(guān)”，設(shè)計了如下實驗方案：
①用彈簧測力計拉一艘表面光滑的船模型在水中運動，并記下彈簧測力計的示數(shù)F₁；
②用彈簧測力計拉另一艘表面粗糙的船模型在水中運動，并記下彈簧測力計的示數(shù)F₂；
③通過比較F₁與 F₂的大小，就能得出物體受到流體阻力是否與物體表面粗糙程度有關(guān)．
請你對該同學(xué)的實驗方案進(jìn)行評估，指出其中存在的問題（僅要求寫兩點）：
A．______；B．______．
（4）飛機(jī)在跑道上緩慢滑行時，通過跑道上的壓力感應(yīng)裝置測得飛機(jī)前輪壓強(qiáng)為2.0×10⁵Pa，后輪壓強(qiáng)為2.5×10⁵Pa，已知前輪觸地總面積0.25m²，后輪觸地總面積1.2m²．求此滑行飛機(jī)的質(zhì)量．
（5）“翔鳳”首次試飛1h消耗燃油1.5T，行程600km，已知航空燃油的熱值為8.0×10⁷J/kg，發(fā)動機(jī)效率為20%，求飛機(jī)在試飛時獲得的平均水平推力．

Answer 1

【答案】分析：（1）噴氣飛機(jī)向后噴出氣體，給氣流有一個向后的力的作用，故此時根據(jù)物體間力的作用是相互的進(jìn)行解釋即可；
（2）流線型在空中飛行，產(chǎn)生向上的力還是向下的力，主要比較上下的壓強(qiáng)，即比較上下的空氣流速；
（3）物體所受流體阻力的大小與它自身的形狀有關(guān)；由于物體所受流體阻力的大小有多個因素有關(guān)，實驗時要用到控制變量法，如從拉力和阻力是否相等、拉力的方向如何等角度分析即可；
（4）已知前輪和后輪受到的壓強(qiáng)與接觸面積，根據(jù)公式F=PS可求地面受到的壓力，前后輪對地面的壓力之和等于飛機(jī)所受的重力，從而求出飛機(jī)的質(zhì)量．
（5）先據(jù)公式Q=mq求出燃油所產(chǎn)生的熱量，而后據(jù)機(jī)械效率求出有效利用的能量即有用功，在據(jù)公式W_有=FS的變形公式求出F即可．
解答：解：（1）火箭向后噴出氣流，火箭對氣流有向后的力，由于力的作用是相互的，氣流對火箭有向前的力的作用，從而推動火箭前進(jìn)；
（2）飛機(jī)的機(jī)翼的設(shè)計應(yīng)該有利于飛機(jī)的起飛，即有利于飛機(jī)受到向上的升力作用，故據(jù)壓強(qiáng)與流速的關(guān)系不難看出，機(jī)翼下方的空氣流速應(yīng)該小，壓強(qiáng)大；機(jī)翼上方的空氣流速大，壓強(qiáng)小，從而使得機(jī)翼受到向上的升力，故分析四個選項不難看出D是正確的；
（3）飛機(jī)機(jī)身設(shè)計成“流線形”是為了減小空氣阻力；
在這里，我們把小船所受的阻力轉(zhuǎn)化為了測力計的示數(shù)，故我們應(yīng)從測力計的示數(shù)和小船的阻力相等的角度分析，即需要讓彈簧測力計要水平運動，且彈簧測力計要做勻速運動等；
（4）前輪對地面的壓力F₁=p₁?s₁=2×10⁵Pa×0.25m²=0.5×10⁵N；
后輪對地面的壓力F₂=p₂?s₂=2.5×10⁵Pa×1.2m²=3×10⁵N；
飛機(jī)對地面的壓力等于飛機(jī)自身的重力G=F₁+F₂=3.5×10⁵N；
所以飛機(jī)的質(zhì)量m===3.5×10⁴kg．
（5）燃油燃燒所釋放的總熱量是：Q_總=mq=1.5×10³kg×8.0×10⁷J/kg=1.2×10¹¹J；
其有效利用的熱量是：
W_有=ηQ_總=1.2×10¹¹J×20%=2.4×10¹⁰J
據(jù)公式：W_有=Fs 得：F===4×10⁴N．
故答案為：（1）物體間力的作用是相互的；（2）D；（3）空氣阻力；A．拉動時，彈簧測力計要水平運動；B．拉動時，彈簧測力計要做勻速運動；（4）3.5×10⁴kg；（5）4×10⁴N．
點評：本題考查重力、壓力、質(zhì)量、熱量、機(jī)械效率等的計算，熟悉上述計算公式，知道在水平面上物體對地面的壓力等于物體自身的重力，且能利用流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系解釋現(xiàn)實問題是解決該題的關(guān)鍵．