Question

15．隨著科技的發(fā)展，未來(lái)的航空母艦上將安裝電磁彈射器以縮短飛機(jī)起飛距離，如圖甲所示，航空母艦的水平跑道總長(zhǎng)L=180m，其中電磁彈射器是一種長(zhǎng)度為L(zhǎng)₁=120m的直線(xiàn)電機(jī)，該電機(jī)可在彈射時(shí)提供一個(gè)恒定的牽引力F_牽=5×10⁵N．求：

（1）彈射器對(duì)艦載機(jī)所做的功．
（2）該艦載機(jī)加速起飛后掠海勻速直線(xiàn)飛行至目標(biāo)地執(zhí)行任務(wù)．圖乙是該過(guò)程中艦載機(jī)的速度和時(shí)間圖象，請(qǐng)計(jì)算出目標(biāo)地離航母的距離．
（3）為了獲得更大的升力，起飛時(shí)應(yīng)讓飛機(jī)逆風(fēng)起飛．請(qǐng)用物理知識(shí)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由．

Answer 1

分析 （1）由題干可知：電磁彈射器的長(zhǎng)度和牽引力，由功的公式彈射器對(duì)艦載機(jī)所做的功；
（2）由題知，艦載機(jī)加速起飛后掠海勻速直線(xiàn)飛行，由圖乙可得出速度和飛行時(shí)間利用s=vt求出距離；
（3）根據(jù)飛機(jī)升力產(chǎn)生的原因回答，飛機(jī)的機(jī)翼通常都做成上面凸起，下面平直的形狀．這樣，當(dāng)飛機(jī)起飛時(shí)，流過(guò)機(jī)翼上方的空氣流速大，壓強(qiáng)小，流過(guò)機(jī)翼下方的空氣流速小，壓強(qiáng)大．機(jī)翼上下方所受到的壓力差便形成向上的升力．

解答 解：（1）彈射器對(duì)艦載機(jī)所做的功：
W=F_牽L₁=5×10⁵N×120m=6×10⁷J；
（2）由題知，艦載機(jī)加速起飛后掠海勻速直線(xiàn)飛行，由圖乙可知v=300m/s，t=15min-0.5min=14.5min=870s，
由v=$\frac{s}{t}$得：
s=vt=300m/s×870s=2.61×10⁵m；
（3）因?yàn)轱w機(jī)起飛時(shí)流過(guò)機(jī)翼上方的空氣速度快，流過(guò)機(jī)翼下方的空氣流速慢．機(jī)翼上下方所受空氣的壓力差形成向上的升力．當(dāng)飛機(jī)逆風(fēng)起飛時(shí)飛機(jī)的速度不需要加速到很大，飛機(jī)就可相對(duì)空氣有一個(gè)較大的相對(duì)速度，從而獲得足夠的升力．
答：（1）彈射器對(duì)艦載機(jī)所做的功為6×10⁷J．
（2）目標(biāo)地離航母的距離為2.61×10⁵m．
（3）飛機(jī)逆風(fēng)起飛時(shí)飛機(jī)的速度不需要加速到很大，飛機(jī)就可相對(duì)空氣有一個(gè)較大的相對(duì)速度，從而獲得足夠的升力．

點(diǎn)評(píng) 本題考查功的計(jì)算、速度公式和壓強(qiáng)與流速關(guān)系的應(yīng)用，同時(shí)考查運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)來(lái)分析解決生活中的問(wèn)題的能力．