Question

【題目】2012年9月25日上午，中國首艘航空母艦“遼寧”號正式服役，從此中國結束了沒有航母的歷史.如圖甲是遼寧號航空母艦的圖片，遼寧號航空母艦以重油(原油提取汽油、柴油后剩余重質油)為燃料，總功率1. 5 × 108 W，艦長304 m，艦寬70.5 m，飛行甲板長300 m、寬70 m，最高航速約54 km/h. 2012年11月23日上午中國獨立自主研發的航母艦載飛機殲一15首次成功降落在“遼寧艦”甲板上(如圖乙所示).

請回答下列問題:

(1)如果航母總功率全部用來提供它向前的牽引力，當航母以最高航速54 km/h航行時，它產生的牽引力是多少?若在這種狀態下勻速航行1 000 km，航母發動機的效率為25%，至少需要燃燒多少千克的重油?(重油的熱值為4. 0× 107J/kg)

(2)若航母儲存燃油質量一定，它在水中航行時受到的阻力與航速的平方成正比，航母低速勻速行駛還是高速勻速行駛時續航里程大?

Answer 1

【答案】(1) 1×107N 1×106 kg (2)低速勻速行駛時續航里程大

【解析】

（1）v＝54km/h＝54×m/s＝15m/s，∵P＝Fv，∴牽引力：F＝＝1×107N；s＝1000km＝1×106m；航母做的有用功（有用能量）：W有用＝Fs＝1×107N×1×106m＝1×1013J，∵η＝，∴燃料完全燃燒放出的熱量（總能量）Q＝＝4×1013J， ∵Q＝mq，∴至少需要燃燒重油的質量：m＝＝1×106kg；（2）∵燃油質量、燃油熱值、航母發動機效率一定，∴克服阻力的功一定，當航母勻速行駛時，W＝Fs＝fs，可見阻力與航速的平方成正比，∴續航里程與航速的平方成反比，低速行駛時續航里程大．