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如图中的.“翔凤”(ARJ21)是我国第一次完全自主设计并制造的支线飞机.于2008年11月28日试飞首飞1h获得了成功,并计划在2009年开始逐步投入规模化生产.(1)翔凤(ARJ21)支线客机使-物理

[db:作者]  2020-05-30 00:00:00  互联网

题文

如图中的.“翔凤”(ARJ21)是我国第一次完全自主设计并制造的支线飞机.于2008年11月28日试飞首飞1h获得了成功,并计划在2009年开始逐步投入规模化生产.
(1)翔凤(ARJ21)支线客机使用的是喷气式发动机,其原理是:将吸入的空气与燃油混合,点火爆炸后膨胀产生高速空气向后喷出,发动机将空气向后喷出时推动飞机向前运动.这是因为______.
(2)飞机的升力是由于机翼上、下表面出现了压力差,垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力.这样飞机借助机翼上获得的升力克服地球引力,从而翱翔在蓝天上了.飞机机翼导流板横截面的形状是下列四图中的______.



(3)物体在流体(液体和气体)中运动时,受到阻碍物体运动的力,称作为“流体阻力”.飞机机身设计成“流线形”是为了减小______.影响“流体阻力”大小的因素有物体的形状和大小、物体表面的粗糙程度、物体和液体间相对运动的速度以及物体垂直于运动方向的横截面大小.某同学为了验证“流体阻力的大小与运动物体表面粗糙程度有关”,设计了如下实验方案:
①用弹簧测力计拉一艘表面光滑的船模型在水中运动,并记下弹簧测力计的示数F1
②用弹簧测力计拉另一艘表面粗糙的船模型在水中运动,并记下弹簧测力计的示数F2
③通过比较F1与 F2的大小,就能得出物体受到流体阻力是否与物体表面粗糙程度有关.
请你对该同学的实验方案进行评估,指出其中存在的问题(仅要求写两点):
A.______;B.______.
(4)飞机在跑道上缓慢滑行时,通过跑道上的压力感应装置测得飞机前轮压强为2.0×105Pa,后轮压强为2.5×105Pa,已知前轮触地总面积0.25m2,后轮触地总面积1.2m2.求此滑行飞机的质量.
(5)“翔凤”首次试飞1h消耗燃油1.5T,行程600km,已知航空燃油的热值为8.0×107J/kg,发动机效率为20%,求飞机在试飞时获得的平均水平推力.

题型:问答题  难度:中档

答案

(1)火箭向后喷出气流,火箭对气流有向后的力,由于力的作用是相互的,气流对火箭有向前的力的作用,从而推动火箭前进;
(2)飞机的机翼的设计应该有利于飞机的起飞,即有利于飞机受到向上的升力作用,故据压强与流速的关系不难看出,机翼下方的空气流速应该小,压强大;机翼上方的空气流速大,压强小,从而使得机翼受到向上的升力,故分析四个选项不难看出D是正确的;
(3)飞机机身设计成“流线形”是为了减小空气阻力;
在这里,我们把小船所受的阻力转化为了测力计的示数,故我们应从测力计的示数和小船的阻力相等的角度分析,即需要让弹簧测力计要水平运动,且弹簧测力计要做匀速运动等;
(4)前轮对地面的压力F1=p1?s1=2×105Pa×0.25m2=0.5×105N;
后轮对地面的压力F2=p2?s2=2.5×105Pa×1.2m2=3×105N;
飞机对地面的压力等于飞机自身的重力G=F1+F2=3.5×105N;
所以飞机的质量m=
G
g
=
3.5×105N
10N/kg
=3.5×104kg.
(5)燃油燃烧所释放的总热量是:Q=mq=1.5×103kg×8.0×107J/kg=1.2×1011J;
其有效利用的热量是:
W=ηQ=1.2×1011J×20%=2.4×1010J
据公式:W=Fs 得:F=
W有
S
=
2.4×1010J
600000m
=4×104N.
故答案为:(1)物体间力的作用是相互的;(2)D;(3)空气阻力;A.拉动时,弹簧测力计要水平运动;B.拉动时,弹簧测力计要做匀速运动;(4)3.5×104kg;(5)4×104N.

据专家权威分析,试题“如图中的.“翔凤”(ARJ21)是我国第一次完全自主设计并制造的支线飞..”主要考查你对  流体压强和流速的关系,压强的大小及其计算,力作用的相互性  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:

流体压强和流速的关系压强的大小及其计算力作用的相互性

考点名称:流体压强和流速的关系

  • 定义:
    流体:物理学中把没有一定形状、且很容易流动的液体和气体统称为流体。如:空气、水;

  • 流体压强与流速的关系:
    气体流速大的位置压强小;流速小的位置压强大。液体也是流体。它与气体一样,流速大的位置压强小;流速小的位置压强大。轮船的行驶不能靠得太近就是这个原因。
    总之,对于流体来说,流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。

    生活中跟流体的压强相关的现象:
    (1)窗外有风吹过,窗帘向窗外飘;
    (2)汽车开过后,路面上方尘土飞扬;
    (3)踢足球时的“香蕉球”;
    (4)打乒乓球时发出的“旋转球”等。

  • 生活中与流体压强相关问题的解答方法:
        在实际生活和生产中有许多利用流体压强跟流速的关系来工作的装置和现象,如飞机的机翼形状、家用煤气灶灶头工作原理、小汽车外形的设计等。利用这些知识还可以解释许多常见现象,如为什么两艘船不能并排行驶、列车站台上要设置安全线等。
        方法指南(1)首先要弄清哪部分流速快,哪部分流速慢;
    (2)流速快处压强小,压力也小,流速慢处压强大,压力也大;
    (3)流体受压力差作用而产生各种表现形式和现象。
    例1如图是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图,犬鼠的洞穴有两个出口,一个是平的,而另一个则是隆起的土堆,生物学家不是很清楚其中的原因,他们猜想:草原犬鼠把其中一个洞的洞口堆成了包状,是为了建一处视野开阔的嘹望台,但是如果这一假设成立的话,它又为什么不在两个洞口都堆上土包呢?那样不是有两个嘹望台了吗?实际上两个洞口形状不同,决定了洞穴空气的流动方向。吹过平坦表面的空气运动速度小,压强大;吹过隆起表面的空气流速大,压强小。因此,地面上的风吹进了犬鼠的洞穴,给犬鼠带来了阵阵凉风。

    请回答下列问题:
    (1)在图上标出洞穴中的空气流动的方向。
    (2)试着运用上文提到的物理知识说明,乘客为什么必须站在安全线以外的位置候车?
    解析:本题结合草原犬鼠奇妙的洞穴结构考查了流体压强与流速的关系。草原犬鼠的一个洞口很平坦,而另一个洞口处有凸起的土堆,这样当空气流经两个洞口时,洞口表面处空气的流速会不同,所以洞口处的气体压强会不同,洞内的空气就会从气压大的一端流向气压小的一端,给犬鼠带来了阵阵凉风。
    答案:(1)如图所示 (2)运行的火车周围的空气速度大,压强小,乘客靠近运行的火车容易发生事故,所以必须站在安全线以外。

  •  科学解释足球中的“香蕉球”是怎么回事:
        如果你经常观看足球比赛的话,一定见过罚前场直接任意球。这时候,通常是防守方五六个球员在球门前组成一道“人墙”,挡住进球路线。进攻方的主罚队员起脚一记劲射,球绕过了“人墙”,眼看要偏离球门飞出,却又沿弧线拐过弯来直入球门,让守门员措手不及,眼睁睁地看着球进了大门。这就是颇为神奇的“香蕉球”。看到那潇洒多变的“香蕉球”,你有没有想过是怎么回事呢?
       
        流体(液体或气体)中的旋转圆柱体或球体相对于流体运动时,会在旋转体上产生一个侧向力。足球在气流中运动时,如果其旋转的方向与气流同向,则会在球体的一侧产生低压,而球体的另一侧则会产生高压,这就是为什么会产生香蕉球的原因。当足球旋转时,除了可以改变球体周围的气流,球的运动轨迹也会相应发生改变。而且足球不仅可以侧旋,触球部位的不同,还可以产生不同的旋转,从而使足球上飘和下沉。这样就达到了迷惑防守方的目的。任何一次成功的任意球中,必不可少的一项技术就是使球按照自己的控制产生旋转。不知道你注意到没有,罚“香蕉球”的时候,运动员并不是踢中足球的中心,而是稍稍偏向一侧,同时用脚背摩擦足球,使球在空气中前进的同时还不断地旋转。同时,一方面空气迎着球向后流动,另一方面,由于空气与球之间的摩擦,球周围的空气又会被带着一起旋转。这样,球一侧空气的流动速度加快,而另一侧空气的流动速度减慢。物理知识告诉我们:气体的流速越大,压强越小。由于足球两侧空气的流动速度不一样,它们对足球所产生的压强也不一样,于是,足球在空气压力的作用下,被迫向空气流速大的一侧转弯了。

     

考点名称:压强的大小及其计算

  • 计算公式:
    P=F/S,式中p单位是:帕斯卡,简称:帕,1帕=1牛/米2,压力F单位是:牛;受力面积S单位是:米2

  • 对压强公式的理解:
    1.此公式适用于任何情况,即固体、液体、气体的压强计算都可用此公式。

    2.此公式中各物理量单位分别是p→Pa、F→N、s→m2。在计算物体的压强时,只有当F的单位为N,S 的单位为m2时,压强的单位才能是Pa,因此在计算中必须统一单位。

    3.一张报纸平放时对桌子的压强约0.5Pa。成人站立时对地面的压强约为1.5×104Pa,它表示:人站立时,其脚下每平方米面积上,受到脚的压力为1.5× 104N。

    4.公式中的,是压力而不是重力。即使在某些情况下,压力在数值上等于物体所受的重力,也不应把公式直接写成,而应先注明F=G得:

    5.公式中的受力面积S,是指受力物体发生形变的那部分面积,也就是两物体的实际接触面积,而不一定是受力物体的表面积。如图所示,一个圆台形物体置于水平地面上,分别采用A、B两种方式放置,对地面的压力不变,但图A中受力面积是S2,图B中受力面积为S1,而它们都与水平地面的面积大小无关。

    6.  由公式推导出F=pS和可用于计算压力和受力面积的大小。

    巧用求柱体压强:
      将一密度均匀、高为h的圆柱体放在水平桌面上,桌面受到的压强,所圆柱体(包括长方体、正方体等)产生的压强,只与固体的密度和高度有关,而与固体的重力、体积和底面积因素无关,应用公式就给解这类题带来很大方便。
    例1如图所示,两圆柱形铁柱的底面半径之比是 3:1,高度相同,则它们对水平地面的压强之比为(   )

    A.3:1B.1:3C.1:1D.9:l
    解析:本题是分析圆柱体的压强,可直接利用公式进行分析。因为两圆柱体的密度相同、高度相同,所以压强相同,选项C正确。
    答案:C

考点名称:力作用的相互性

  • 力作用的相互性的概念:
    力的作用是相互的一个物体对另一个物体施加作用力的同时,这个物体也同时受到来自对方的作用力。也就是说,物体问力的作用是相互的,施力物体同时也是受力物体。 [如图(a),(b)]


    作用力反作用力的概念:

    物体间力的作用是相互的,相互作用的两个力互为作用力和反作用力。

  • 正确理解力的相互性:
    相互作用的两个力主要有以下四点:
    1. 力是物体埘物体的作用;
    2. 物体间力的作用是相互的,施力物体与受力物体同时存在;
    3. 一个物体对另一个物体施加力的作用有两种方式,一种是由物体直接(接触)作用,另一种是物体之间的间接(不接触)作用;
    4. 物体间力的作用是同时产生、同时消失的,没有先后之分。

    作用力和反作用力具有以下特点:
    1.大小相等、方向相反、在同一直线上,但作用在两个物体上。
    2.同时产生,同时消失,同时增大,同时减小。
    3.性质相同,如小孩推墙时,对墙的作用力为弹力,则墙对小孩的反作用力也一定是弹力,绝不会是其他性质的力。



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