Question

5．近日，我國試飛中心某新型高超音速驗證機試飛成功（如圖所示）．據(jù)稱這是一架高超音速驗證機，其速度之高是創(chuàng)造記錄的．高超音速是指達到5馬赫以上（1馬赫=340m/s），而美國同類產(chǎn)品預計要到2018年才能夠研制成功，在這方面，我國走在了美國的前面．若我國此種高超音速驗證機飛行速度若按5馬赫計算，那么：

（1）驗證機飛行時的時速為6120km/h；若該飛機貼近地面飛行，則下列情況不可能出現(xiàn)的是C
A．飛機掠過近地面處，所產(chǎn)生的噪聲對地面上的人及物造成極大破壞作用
B．先看到飛機，后聽到聲音
C．先聽到聲音，后看到飛機
D．飛機機身與空氣摩擦產(chǎn)生大量的熱，所以機身應由耐高溫材料制成
（2）若該驗證機單次最多可連續(xù)飛行4小時，已知機場到襲擊目標相距10710 km，通過計算說明：在完成打擊任務后，該驗證機能否安全返回機場？（有完整解題格式，無公式計算不得分）

Answer 1

分析 （1）①由題知，驗證機的飛行速度為5馬赫，已知1馬赫=340m/s，且1m/s=3.6km/h，由此求出驗證機飛行時的時速；
②高超音速驗證機貼近地面飛行時會產(chǎn)生巨大的噪聲，且飛機的速度遠于聲速，飛機機身與空氣摩擦產(chǎn)生大量的熱，利用聲學、運動學和熱學的知識進行分析；
（2）知道驗證機的時速和單次飛行的最長時間，根據(jù)公式s=vt求出驗證機一次飛行的最遠路程；已知機場到襲擊目標的距離，可求出驗證機安全返回機場的總路程；若驗證機一次飛行的最遠距離大于或等于安全返回的總路程，則它能安全返回，否則不能．

解答 解：
（1）由題知，驗證機的飛行速度為5馬赫，即5倍聲速，則驗證機的速度：
v=5v_聲=5×340m/s=1700m/s=1700×3.6km/h=6120km/h；
A、若該飛機貼近地面飛行，會產(chǎn)生巨大的噪聲，會對地面上的人及物造成極大破壞作用，該情況能出現(xiàn)，但不符合題意；
B、驗證機飛行時產(chǎn)生的噪聲和驗證機一起向前運動，由于驗證機的飛行速度大于聲速，所以人們先看到飛機，后聽到聲音，故該情況能出現(xiàn)，但不符合題意；
C、由B項分析可知，該情況不可能出現(xiàn)，符合題意；
D、由于驗證機的飛行速度極快，飛機機身與空氣摩擦會產(chǎn)生大量的熱，所以機身應由耐高溫材料制成，該情況能出現(xiàn)，但不符合題意；
故選C．
（2）已知驗證機單次最多可連續(xù)飛行4小時，則驗證機一次飛行的最遠路程：
s_最遠=vt_最長=6120km/h×4h=24480km；
已知機場到襲擊目標相距10710 km，則驗證機安全返回機場的總路程為：
s_安全=2s₀=2×10710 km=21420km；
比較可知s_最遠＞s_安全，所以該驗證機能安全返回機場．
故答案為：（1）6120；C；（2）該驗證機能安全返回機場．

點評 本題主要考察了速度公式的應用，該題情景比較新穎，從文中獲取有用信息是解題的關鍵之一；難點是第2小題，也可按照下面的方法進行解答：先求出驗證機安全返回機場的總路程，根據(jù)t=$\frac{s}{v}$求出安全返回機場所需的時間，然后與驗證機單次飛行的最長時間進行比較，若飛機安全返回機場所需的時間小于或等于單次飛行的最長時間，則它能安全返回，否則不能．