Question

【題目】圖是某雙人動力滑翔傘的示意圖，其飛行動力是通過燃燒汽油來獲得的。設(shè)動力滑翔傘汽油發(fā)動機(jī)的功率是8000W，其熱機(jī)效率為20%，汽油熱值約為4×107J/kg。當(dāng)小凱與教練同時乘坐，整個裝置（包括兩人）的重心在O點，總重力為2000N。某次飛行中，滑翔傘在沒有風(fēng)的情況下，水平向左勻速直線飛行了200秒，受到的阻力為500N。忽略汽油燃燒時對整個裝置質(zhì)量的影響。

求：(1)畫出整個裝置（用“·”表示）的受力示意圖。

(2)這次飛行中，①動力做了多少功？②飛行了多遠(yuǎn)？③至少消耗了多少千克汽油？

(3)滑翔傘的上升力是如何獲得的？簡要說明。

Answer 1

【答案】(1)；(2)1.6×106J；3.2×103m；0.2kg；(3)滑翔傘向前飛行時，流經(jīng)傘上方的空氣流速大，壓強(qiáng)小，流經(jīng)傘下方的空氣流速小，壓強(qiáng)大，形成了向上的壓力差，這個壓力差就是滑翔傘的上升力。

【解析】

(1)正在空中水平勻速直線飛行的動力滑翔傘，受平衡力作用，作用點都在重心，水平方向上受水平向左的牽引力和水平向右的摩擦力；在豎直方向上受豎直向下的重力和豎直向上的升力；過滑翔傘的重心沿豎直向上的方向畫一條帶箭頭的線段，用符號G和F上升表示，二力線段長短相等；過滑翔傘的重心分別沿水平向右和水平向左的方向畫一條帶箭頭的線段，分別用符號F牽和f阻表示，注意表示二力的線段長度相等；答案如下圖所示：

；

(2)動力做的功為

；

因為滑翔傘勻速飛行，所以F牽和f阻相等，滑翔傘飛行的距離為

；

滑翔傘的效率為20%，飛行了200秒需要的熱量為

，

至少消耗汽油的質(zhì)量為

；

(3)滑翔傘的上升力是根據(jù)流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系而獲得的，滑翔傘向前飛行時，流經(jīng)傘上方的空氣流速大，壓強(qiáng)小，流經(jīng)傘下方的空氣流速小，壓強(qiáng)大，形成了向上的壓力差，這個壓力差就是滑翔傘的上升力。

答：(1)整個裝置的受力示意圖如解析所示；

(2)這次飛行中，①動力做了1.6×106J；②飛行了3.2×103m；③至少消耗了0.2kg汽油；

(3) 滑翔傘向前飛行時，流經(jīng)傘上方的空氣流速大，壓強(qiáng)小，流經(jīng)傘下方的空氣流速小，壓強(qiáng)大，形成了向上的壓力差，這個壓力差就是滑翔傘的上升力。