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2019年12月17日,我国第一艘国产航母“山东舰”交付海军。据公开资料显示,“山东舰”舰身长315米,舰宽约75米,满载排水量在6万吨左右,至少可以搭载36架歼﹣﹣15舰载机。航母飞行甲板倾角为12°,舰载机起飞的飞行仰角为14°。
“山东舰”是典型的常规动力航母,采用了全新的动力组,“山东舰”的燃料储备量达到了13000吨,若以20节航速航行,每天大约消耗1100吨燃料。
如表为歼﹣﹣15主要参数(g取10N/kg)
空重 | 17500kg | 空载起飞距离 | 105m |
正常起飞重量 | 27000kg | 满载起飞距离 | 195m |
最大起飞重量 | 32500kg | 发动机 | 2×WS﹣10加力涡扇发动机 |
爬升率 | 325米/秒 | 正常起飞推力 | 2×117600N |
最大速度 | 2.4马赫 | 应急起飞最大推力 | 2×125400N |
(1)若航母正常航行时发动机的功率为1.5×105kW,速度为36km/h,则牵引力为 N,经过2h航行距离为 m。
(2)歼15空载正常起飞时,从启动到离开飞行甲板的过程中,飞机的动能 、重力势能 ,该过程中飞机发动机推力所做的功为 J。
(3)航母飞行甲板倾角为12°,舰载机起飞时飞行仰角约为14°,这样设计的目的是 。
(4)若你是航母设计师,请你对国产航母提出一条改进意见: 。
(1)1.5×107;7.2×104;(2)增大;增大;2.4696×107;(3)舰载机在较短的距离内获得较大的升力便于起飞;(4)常规动力航母改建成核动力航母。
【分析】(1)知道航母正常航行时发动机的功率和速度,根据P===Fv求出航母正常航行时发动机的牵引力,利用v=求出经过2h航行距离;
(2)歼15空载正常起飞时,从启动到离开飞行甲板的过程中,分析飞机的质量和速度、高度,然后得出动能和重力势能的变化,根据W=Fs求出该过程中飞机发动机推力所做的功;
(3)根据舰载机的升力原理:根据流体压强与流速的关系来获得的进行解答;
(4)根据题意得出常规航母的缺点,然后得出改进意见。
【解答】解:
(1)航母正常航行时发动机的功率P=1.5×105kW=1.5×108W,速度v=36km/h=10m/s,
由P===Fv可得,航母正常航行时发动机的牵引力:
F===1.5×107N;
由v=可得,经过2h航行距离:
s=vt=36km/h×2h=72km=7.2×104m;
(2)歼15空载正常起飞时,从启动到离开飞行甲板的过程中,
飞机的质量不变,速度变大,高度增加,则飞机的动能增大、重力势能增大,
该过程中飞机发动机推力所做的功:
W=F′s′=2×117600N×105m=2.4696×107J;
(3)舰载机的升力是根据流体压强与流速的关系来获得的,航母飞行甲板倾角为12°,舰载机起飞时飞行仰角约为14°,
这样设计可以在相同时间内,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,压强越小可知,舰载机在较短的距离内获得较大的升力,从而便于舰载机起飞;
(4)由题意可知,“山东舰”的燃料储备量大,且每天以20节航速航行时的消耗量非常大,不利于航母的续航,为了提高航母的续航能力能源可以改为核动力。
【点评】本题考查了功率公式、速度公式、影响动能和重力势能的大小因素、做功公式、飞机升力产生的原因等知识点的综合应用,涉及到的知识点较多,综合性强,有一定的难度。
声明:试题解析著
疫情防控期间,小明是班级的卫生员,负责使用红外测温仪测量同学们的体温,在测量过程中发现同学们之间的体温相差较大,同一位同学连续三次体温测量值不相同。为了能够提高测量的精确度,小明提出猜想:体温的测量值可能与测温的部位、测量的距离有关。并进行了下面的探究活动:
(1)探究与测温部位的关系时,保持测温仪与人体的 相同。对四位同学的额头与手腕分别进行了测量,数据记录如表:
温度/℃ 部位 | 甲 | 乙 | 丙 | 丁 |
额头 | 36.6 | 37.0 | 36.8 | 36.8 |
手腕 | 36.4 | 36.4 | 36.2 | 36.3 |
实验数据表明,小明的猜想是正确的。小明建议要考虑不同部位对测量结果的影响。
(2)探究与测温距离的关系时,保持 相同,实验数据如表:
间距(cm) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
温度(℃) | 36.5 | 36.5 | 36.5 | 36.4 | 36.3 | 36.1 | 35.7 | 35.1 | 34.7 | 34.1 |
由数据可知,在有效测温距离内,所测体温值与测温距离 (填“有关”或“无关”),小明建议这种型号测温仪的有效测温距离在 cm以内。
(3)小明进行深入探究,找来了如图所示红外测温仪的结构简图。当近距离正对测量时,热辐射体辐射的红外线通过透镜会聚于图中 中心位置。由此可知,导致温度测量值出现偏差的主要原因是 。
(1)距离;(2)测温的部位;无关;3;(4)红外探测器;测量时,没有正对身体,导致红外线无法会聚在红外探测器。
【分析】(1)体温的测量值可能与测温的部位、测量的距离有关,由控制变量法,探究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变;
(2)由控制变量法回答;
根据表中数据分析回答;
(3)凸透镜对光线有会聚作用,结合红外测温仪的结构分析回答;平行光经凸透镜折射后会聚于交点。
【解答】解:(1)体温的测量值可能与测温的部位、测量的距离有关,由控制变量法,探究与测温部位的关系时,保持测温仪与人体的距离相同;
(2)由控制变量法,探究与测温距离的关系时,保持测温的部位相同,
由数据可知,在有效测温距离在3cm以内,测量的温度都为36.5℃,超过3cm,距离越远,测量的温度越低,在有效测温距离内,所测体温值与测温距离无关;
小明建议这种型号测温仪的有效测温距离在3cm以内;
(3)小明进行深入探究,找来了如图所示红外测温仪的结构简图,图中透镜为凸透镜,对光线有会聚作用,当近距离正对测量时,热辐射体辐射的红外线通过透镜会聚于图中红外探测器中心位置;
由此可知,导致温度测量值出现偏差的主要原因是:测量时,没有正对身体,导致红外线无法会聚与红外探测器。
【点评】本题结合实际,考查控制变量法、数据分析和凸透镜对光线的作用。要掌握。
在“探究影响液体内部压强因素”活动中:
(1)如图甲,使用前用手指按压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置的 。实验过程中通过U形管两侧液面的 来比较液体内部压强的大小。
(2)比较图乙中的A、B、C,可得出结论:同种液体,同一深度, 。
(3)在实验过程中发现,在同种液体的同深度处,使用不同的压强计时,U形管两侧液面的高度差不完全相同。
小明猜想可能是实验时U形管没有 放置;
小强则认为可能是U形管中初始液面没有在中间0刻度线。这种说法是 (填“正确”或“错误”)的;
小华认为可能与金属盒的橡皮膜安装时松紧有关。小华将砝码放在水平放置的金属盒橡皮膜上,改变橡皮膜的松紧程度,发现橡皮膜较紧时,U型管两侧液面的高度差较 。你认为U型管两侧液面的高度差还与橡皮膜的 有关。
(1)气密性;高度差;(2)液体向各个方向的压强相等;(3)竖直;错误;小;大小。
【分析】(1)在保证橡皮管与U形管导通良好的情况下,用手轻轻按压橡皮膜几下,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置不漏气,气密性良好;反之,说明装置漏气;U形管中液面的高度差反映了橡皮膜所受压强的大小;
(2)液体内部朝各个方向都有压强,在同一深度,液体向各个方向的压强相等。深度相同,液体密度越大,液体的压强越大;
(3)在实验的过程中,为了使测量的数据更准确,应使U型管竖直放置;
同种液体同种深度,液体产生的压强是相同的;
U型管液面高度差的大小与橡皮膜的松紧程度、橡皮膜的大小有关。
【解答】解:(1)为了能使实验顺利进行,使用前用手指按压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置的气密性;根据转换法,如图甲所示压强计是通过U形管中两侧液面的高度差来反映压强大小;
(2)由图可知,三个图中金属盒距液面的距离相同时,只改变金属盒的方向,U形管两边液柱的高度差不变,因此同种液体,同一深度,液体向各个方向的压强相等;
(3)在“探究影响液体内部压强因素”实验中,需要将U型管竖直放置,这样测量结果更准确;
根据实验结论可知,同种液体同种深度,液体产生的压强是相同的,U形管中初始液面没有在中间0刻度线时,由于压强不变,所以U型管液面高度的变化不变;
改变橡皮膜的松紧程度,橡皮膜较紧时,橡皮膜越不容易发生形变,所以U型管两侧液面的高度差较小;
U型管两侧液面的高度差还与橡皮膜的大小有关。
【点评】熟悉液体压强规律是完成本实验的基础,在实验中控制变量法的运用依然是运用的主要研究方法,因此,搞清实验过程中的变量与控制量才是实验成功的关键。
某学习小组利用空矿泉水瓶、烧杯、量筒、剪刀、记号笔、细线和足量的水(已知水的密度为ρ)测量了一块小矿石的密度,实验过程如下:
(1)实验步骤:
A.向量筒中加入适量的水,记下体积V1(如图1);
B.烧杯中注人适量的水,将石块放入剪下的矿泉水瓶内,使矿泉水瓶漂浮在烧杯中,并用记号笔在烧杯上标记此时液面的位置(如图2);
C.取出矿泉水瓶,将量筒中的水缓慢倒入烧杯至 ,量筒中剩余水的体积V2(如图3);
D.再用细线拴住小矿石缓慢放入量筒中,此时总体积V3(如图4)。
(2)小矿石的密度表达式ρ石= (用题中物理量符号表示);
(3)由于矿泉水瓶有质量,会导致小矿石密度测量值 ,有同学指出只要在步骤C进行适当修改就可以,该同学修改的内容是 。
(1)标记处;(2)ρ;(3)偏大;取出矿泉水瓶,取出小矿石,再把矿泉水瓶放入烧杯中,将量筒中的水缓慢倒入烧杯至标记处,量筒中剩余水的体积V2。
【分析】(1)小矿石放在矿泉水瓶内漂浮在水中,瓶子和矿石的重等于瓶子排开水的重力,所以瓶子和矿石的质量等于排开水的质量,采用等量代换的关系,使瓶子排开水的体积等于量筒倒入烧杯中水的体积,所以水面都要到标记处。
(2)矿石的质量和量筒倒入烧杯中水的质量相等,矿石的体积等于矿石浸没水中前后对应的刻度差,最后根据密度公式求出矿石密度。
(3)由于瓶子有重力,当瓶子在水中漂浮时,瓶子和矿石的重等于瓶子排开水的重力,瓶子和矿石的总质量等于排开水的质量,计算时把瓶子和矿石的质量误认为是矿石的质量,导致矿石质量测量值偏大,密度偏大;
把矿石取出后把瓶子继续放在水中,再添加水到标记处,这种方法测量比较准确。
【解答】解:(1)实验步骤:
A.向量筒中加入适量的水,记下体积V1;
B.烧杯中注人适量的水,将石块放入剪下的矿泉水瓶内,使矿泉水瓶漂浮在烧杯中,并用记号笔在烧杯上标记此时液面的位置;
C.取出矿泉水瓶,将量筒中的水缓慢倒入烧杯至标记处,则矿石的质量等于量筒倒入烧杯中水的质量,量筒中剩余水的体积V2;
矿石的质量为:m石=m水=ρ(V1﹣V2)。
D.再用细线拴住小矿石缓慢放入量筒中,此时总体积V3。
矿石的体积为:V石=V3﹣V2。
(2)矿石的密度为:ρ石==ρ。
(3)由于矿泉水瓶有质量,瓶子有重力,当瓶子在水中漂浮时,瓶子和矿石的重等于瓶子排开水的重力,瓶子和矿石的总质量等于排开水的质量,计算时把瓶子和矿石的质量误认为是矿石的质量,导致矿石质量测量值偏大,密度偏大;
取出矿泉水瓶,取出小矿石,再把矿泉水瓶继续放入烧杯中,将量筒中的水缓慢倒入烧杯至标记处,量筒中剩余水的体积V2。
【点评】本题关键在于瓶子和矿石漂浮在水面上时,瓶子和矿石的重力等于瓶子排开水的重力,量筒倒入烧杯中水的重力等于瓶子排开水的重力,明确这些,思路就很清晰了。
在“探究串联电路电压的特点”实验中:
某实验小组分别测量了串联电路两端的总电压U和灯泡L1、L2两端的电压U1、U2数据如表:
U/V | U1/V | U2/V |
2.6 | 1.3 | 1.3 |
(1)该小组由此得出串联电路的总电压与各部分电压的关系是 (用题中物理量符号表示)。
(2)实验过程中,若L1灯丝断了,观察到电压表V1示数为 ,电压表V2示数为 。
(3)该实验还有待改进,请写出其中一点: 。
(1)U1+U2=U;(2)2.6V;0V;(3)换不同规格的小灯泡再进行多次实验。
【分析】(1)串联电路的电压规律:串联电路的总电压等于各部分电路的电压之和;
(2)由图可知两灯泡串联,灯L1、L2串联,电压表V1测灯Ll两端的电压,电压表V2测灯L2两端的电压;则由电路出现该现象的原因分析电压表示数的变化。
(3)电路中换不同规格的小灯泡再进行多次实验。
【解答】解:(1)由图表可知,该小组由此得出串联电路的总电压与各部分电压的关系是:U1+U2=U;
(2)实验过程中,若L1灯丝断了,电压表V1测灯Ll两端的电压此时是电源的电压,电压表V1示数为2.6V;由于电路断路,电压表V2测灯L2两端的电压,示数为0V;
(3)该实验还有待改进,电路中换不同规格的小灯泡再进行多次实验。
【点评】此题考查了串联电路中的电压规律,要掌握规律的内容,并能分析电路故障。
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