2012年9月25日上午,中國(guó)首艘航空母艦“遼寧”號(hào)正式交接服役,從此中國(guó)擺脫了沒(méi)有航母的歷史.如圖甲是遼寧號(hào)航空母艦的圖片,遼寧號(hào)航空母艦以重油(原油提取汽油、柴油后剩余重質(zhì)油)為燃料,最大艦長(zhǎng)304米,艦寬70.5米,滿載排水量67500噸.2012年11月23日上午中國(guó)獨(dú)立自主研發(fā)的航母艦載飛機(jī)殲-15首次成功降落在“遼寧艦”甲板上(如圖乙所示).(g取10N/kg)
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)若飛機(jī)殲-15的質(zhì)量為1.8×104kg,每個(gè)輪子與飛行甲板的接觸面積均為0.02m2,(按三個(gè)相同的輪子與飛行甲板接觸計(jì)算),當(dāng)飛機(jī)殲-15降落在“遼寧艦”甲板上靜止時(shí),飛機(jī)對(duì)甲板的壓強(qiáng)多大?
(2)當(dāng)兩名飛機(jī)起飛指揮員用“航母style”動(dòng)作(如圖丙所示)向殲-15飛行員下達(dá)起飛指令后,飛機(jī)殲-15飛離“遼寧艦”甲板時(shí),則
A.航母將上浮,所受浮力減少
B.航母將上浮,所受浮力增大
C.航母將下沉,所受浮力增大
D.航母將下沉,所受浮力減少
(3)在一次航母補(bǔ)給訓(xùn)練中,補(bǔ)給艦向航母加注燃料重油的過(guò)程中,航母艦底所受海水的壓強(qiáng)怎樣變化?若補(bǔ)給艦向航母加注燃料重油的體積為6.0×103m3,航母排水量將增加多少?(重油的密度為0.8×103kg/m3,海水的密度取1.0×103kg/m3計(jì)算)
(4)航母在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)需要其它艦艇護(hù)航,組成編隊(duì).一般情況下護(hù)航形式有兩種:前后護(hù)航形式和“并排”護(hù)航形式,若在較近距離時(shí),請(qǐng)你分析那種護(hù)航形式好?說(shuō)明理由.
試題答案
解:
(1)飛機(jī)對(duì)甲板的壓力:
F=G=mg=1.8×104kg×10N/kg=1.8×105N
S=0.02m2×3=0.06m2
飛機(jī)對(duì)甲板的壓強(qiáng):
p===3×106Pa;
(2)飛機(jī)飛離“遼寧艦”甲板后,航母重力減小、受到的浮力減小,由阿基米德原理可知排開(kāi)水的體積減小,將上浮一些,故選A;
(3)向航母加注燃料重油的過(guò)程中,重力增大、受到的浮力增大,由阿基米德原理可知排開(kāi)水的體積增大,將下沉一些;船底所處的深度變大,由液體壓強(qiáng)公式p=ρgh得出船底受到的壓強(qiáng)增大;
∵ρ=,
∴補(bǔ)給艦向航母加注燃料重油的質(zhì)量:
△m=ρ△V=0.8×103kg/m3×6.0×103m3=4.8×106kg,
航母排水量將增加:
△m排=△m=4.8×106kg;
(4)前后護(hù)航好.因?yàn)橐后w中流速越大,壓強(qiáng)越小.并排航行,兩船間海水流速大,壓強(qiáng)小,兩船容易相撞.
答:(1)當(dāng)飛機(jī)殲-15降落在“遼寧艦”甲板上靜止時(shí),飛機(jī)對(duì)甲板的壓強(qiáng)為3×106Pa;
(2)A;
(3)增大;航母排水量將增加4.8×106kg;
(4)同上.
試題解析
(1)知道飛機(jī)的質(zhì)量,利用G=mg求飛機(jī)的重力,對(duì)甲板的壓力等于飛機(jī)的重力,求出受力面積,利用壓強(qiáng)定義式求飛機(jī)對(duì)甲板的壓強(qiáng);
(2)飛機(jī)飛離“遼寧艦”甲板前后,航空母艦都漂浮,但飛機(jī)飛離“遼寧艦”甲板后,重力減小、受到的浮力減小、排開(kāi)水的體積減小,將上浮一些;
(3)補(bǔ)給艦向航母加注燃料重油的過(guò)程中,航空母艦漂浮,但重力增大、受到的浮力增大、排開(kāi)水的體積增大,將下沉一些;船底所處的深度變大,由液體壓強(qiáng)公式得出船底受到的壓強(qiáng)變化;
知道補(bǔ)給艦向航母加注燃料重油的體積,利用m=ρV求補(bǔ)給艦向航母加注燃料重油的質(zhì)量,可得航母排水量將增加量;
(4)流體流速大的壓強(qiáng)小、流速小的地方壓強(qiáng)大,據(jù)此分析回答.
點(diǎn)評(píng):本題以航母為題考查了相關(guān)的物理知識(shí),綜合性很強(qiáng),計(jì)算量比較大,具有一定的難度.
