Question

阅读短文，回答问题：

中国首艘航空母舰“辽宁”号正式交接服役，从此中国摆脱了没有航母的历史。如图甲是辽宁号航空母舰的图片，最大舰长304米，舰宽70.5米，飞行甲板长300米、宽70米，最高航速约54km/h。2012年11月23日上午中国独立自主研发的航母舰载飞机—歼-15首次成功降落在“辽宁舰”甲板上（如图乙所示）。

歼-15舰载机在地面附近沿水平方向低空飞行时，机翼上、下表面的压强差p和空气流速v速度的关系可表示为P =ρv²，式中ρ表示空气密度。飞机总质量为25吨，起飞时升力由机翼获得，机翼的总面积为60 m²，大气压为1.0×10⁵ Pa，空气密度为1.2Kg/m³，（ g=10N/Kg ）。

请回答下列问题：

（1）当航母在平静的水面航行时，它所受的浮力____（选填“大于” “等于” 或“ 小于”）它的总重力。
（2）如图丙为2012年度最美动作“走你”的精彩瞬间，两位指令员为“歼15”发出了起飞指令, “歼15”起飞后，航母受到的浮力将________（变大、不变、变小），船体将_______（上浮、下沉、不变）。

（3）如果“歼15”的着舰的三只轮子与甲板的接触总面积是0.5m²，静止停在飞机库中三架“歼15”对甲板的压强是________；

（4）舰载机机翼的横截面设计成如左图所示的形状，飞行时机翼上表面附近的空气流速__________(选填“大于”、“等于”或“小于”）下表面附近的空气流速。利用在气体中流速越大的位置压强_____(选填“越大”或“越小”）的原理，为飞机提供升力。

（5）由于飞机起飞时相对于空气要有比较大的速度才能顺利起飞，所以飞机起飞时是_____好（选填“顺风”或“逆风”）。假设某一次该舰载机在无风时在水平飞行甲板上起飞，舰载机起飞时速度至少应为_____m/s。

Answer

等于 变小 上浮 5×105Pa 大于 越小 逆风 8.33

【解析】（1）当航母在平静的水面航行时，由于漂浮，它所受的浮力等于它的总重力；

（2）“歼15”从航母上起飞后，航母的总重力减小，根据漂浮物体的重力等于自身重力可知：此时航母受到的浮力将减小，由F浮 =ρgV排 可知：当航空母舰上舰载飞机起飞后，它排开水的体积会减小，故船体将上浮；

（3）飞机的重力G=mg=25×103 kg×10N/kg=2.5×105 N；

则对甲板的压力F′=G=2.5×105 N；

压强p′=F′/S轮=2.5×105N/0.5m2=5×105 Pa；

（4）由图知，在相同时间内，上方空气通过的路程较长，速度较大，根据流体压强与流速的关系，流速越大，压强越小，下方的压强大于上方的压强，从而产生升力；

（5）飞机逆风行驶时空气相对流速更快，产生的升力更大，所以飞机起飞时是逆风好；根据受力与运动的关系，飞机起飞的举力最小等于该飞机的重力，即F=G，则p=F/S=2.5×105N/60m2=25/6×103 Pa

根据公式p=ρv2 /2，则v=2p/ρ=2×25/6×103Pa/1.2kg/m3≈83.3m/s.