《2026年一本密卷高考物理》

53.如图所示，某舰载机在航空母舰上准备起飞，假设舰载机发动机推力使
舰载机产生的最大加速度为10m/s²,舰载机所需的起飞速度为72m/s,
航母上跑道长为180m,航母对地保持静止。

(1)请你通过计算，判断舰载机能否靠自身发动机的推力实现从航空母
舰上起飞;
(2)若仅采用电磁弹射器使质量为36吨的舰载机从航母上顺利起飞，,
已知电能转化为舰载机动能的效率为n=60%,则舰载机起飞一次需要消耗多少度电(结果保留3位有
效数字)？

答案：
(1)
根据匀变速直线运动速度位移公式$v^{2}-v_{0}^{2} = 2ax$，舰载机初速度$v_{0}=0$，若靠自身发动机起飞，设起飞速度为$v$，加速度$a = 10m/s^{2}$，跑道长$x = 180m$，则$v=\sqrt{2ax}=\sqrt{2×10×180}=60m/s$。
因为$60m/s＜72m/s$，所以舰载机不能靠自身发动机的推力实现从航空母舰上起飞。
(2)
舰载机起飞时的动能$E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}$，其中$m = 36×10^{3}kg$，$v = 72m/s$，则$E_{k}=\frac{1}{2}×36×10^{3}×72^{2}=9.3312×10^{7}J$。
已知电能转化为舰载机动能的效率为$\eta = 60\%$，设消耗的电能为$E$，则$\eta E=E_{k}$，所以$E=\frac{E_{k}}{\eta}=\frac{9.3312×10^{7}}{0.6}=1.5552×10^{8}J$。
因为$1$度$=3.6×10^{6}J$，所以消耗电能$E=\frac{1.5552×10^{8}}{3.6×10^{6}}\approx43.2$度。
答：
(1)舰载机不能靠自身发动机的推力实现从航空母舰上起飞；
(2)舰载机起飞一次需要消耗约$43.2$度电。