Question

1．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=$\frac{1}{2}$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60m²，大气压为1.0×10⁵Pa，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，它所受的浮力等于（选填“大于”、“等于”或“小于”）它的总重力．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小（变大、不变、变小），船体将上浮（上浮、下沉、不变）．
（2）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，所以飞机起飞时是逆风好（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83.3m/s．

Answer 1

分析 （1）漂浮在液体中的物体，受到的浮力等于物体的重力；
战机在起飞前是停在航母上的，应将其与航母看成一个整体，再根据漂浮的条件，可判断战机起飞前后浮力的变化情况，利用阿基米德原理判断它排开水的体积变化．
（2）飞机起飞，则向上的举力最小等于其重力，可根据压强公式求出上下表面受到的压强差，从而根据题干给出的速度与压强的关系得出速度的大小．

解答 解：
（1）当航母在平静的水面航行时，在竖直方向上相当于水面是静止的，所以它所受的浮力等于它的总重力；
“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．
（2）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；
飞机的重力G=mg=25×10³kg×10N/kg=2.5×10⁵N；
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，
则pS=G，p=$\frac{G}{S}$=$\frac{2.5×{10}^{5}N}{60{m}^{2}}$=$\frac{25}{6}$×10³Pa
根据公式p=$\frac{1}{2}$ρv²可得：
速度v=$\sqrt{\frac{2p}{ρ}}$=$\sqrt{\frac{2×\frac{25}{6}×{10}^{3}Pa}{1.2kg/{m}^{3}}}$≈83.3m/s．
故答案为：（1）等于；变小；上浮；（2）逆风；83.3．

点评 此题以举世瞩目的“辽宁号”航母为素材，设计题目考查了漂浮的特点和学生对新知识的应用，既考查了基础知识，又对我们进行了一次德育教育．