《2025年南通小题课时作业本九年级物理上册苏科版》

3 (2025 苏州模拟)我国自主研制的某型新一代战斗机,具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能.该飞机最大起飞质量为$3.7×10^{4}kg$,最大飞行高度达$2×10^{4}m$,最大航行速度达 2.5 倍声速,最大载油量为$10^{4}kg$.飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表.已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是 30%,飞机使用的航空燃油的热值为$5×10^{7}J/kg.$
|速度$v/(m\cdot s^{-1})$|100|200|300|400|500|
|阻力$f/N$|$0.3×10^{4}$|$1.2×10^{4}$|$2.7×10^{4}$|$4.8×10^{4}$|$7.5×10^{4}$|

(1) 飞机发动机完全燃烧$6.4×10^{3}kg$燃油放出的热量为多少焦?
(2) 当飞机以 400 m/s 的速度巡航时,这些燃油可以让飞机飞行多少千米?飞机发动机的输出功率是多少千瓦?

答案： （1）燃油完全燃烧放出的热量
Q=mq=6.4×10³ kg×5×10⁷ J/kg=3.2×10¹¹ J.
（2）所做的有用功为
W=ηQ=3.2×10¹¹ J×30%=9.6×10¹⁰ J,
当飞机以400 m/s的速度巡航时,由表格中的数据可知,受到的阻力为f=4.8×10⁴ N,由于飞机做匀速直线运动,则F=f,
由W=Fs可知,还可以运动的距离为
s=W/F=9.6×10¹⁰ J/4.8×10⁴ N=2×10⁶ m=2 000 km；
根据P=W/t=Fs/t=Fv可知,飞机发动机的输出功率是P=Fv=4.8×10⁴ N×400 m/s=1.92×10⁷ W=1.92×10⁴ kW.

4 (2024 扬州高邮期末)如图所示是我国自行设计研制的 AG600 全状态新构型灭火飞机,其发动机将内能转化为机械能的效率为 50%.若该飞机以 80 m/s 的速度匀速直线飞行时受到的阻力是$3×10^{5}N$,则它航行 20 min 的过程中(航空燃油的热值为$4×10^{7}J/kg$).问:
(1) 牵引力所做的功是多少?
(2) 飞机航行过程中,牵引力的功率是多少?
(3) 该过程要消耗多少吨航空燃油(燃油完全燃烧)?

答案： （1）若该飞机以80 m/s的速度匀速直线飞行20 min所通过的路程为
s=vt=80 m/s×20×60 s=96 000 m,
匀速直线飞行时受到的阻力是3×10⁵ N,
根据二力平衡关系可知,牵引力F=f=3×10⁵ N,
则牵引力所做的功为
W=Fs=3×10⁵ N×96 000 m=2.88×10¹⁰ J.
（2）牵引力的功率为
P=W/t=2.88×10¹⁰ J/20×60 s=2.4×10⁷ W.
（3）航空燃油完全燃烧放出的热量为
Q_{放}=W/η=2.88×10¹⁰ J/50%=5.76×10¹⁰ J,
航空燃油的质量为
m=Q_{放}/q=5.76×10¹⁰ J/4×10⁷ J/kg=1.44×10³ kg=1.44 t.