题目
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.若该飞机以
288km/h的速度匀速直线航行
1.5h,消耗航空燃油
1.0t,飞机发动机的功率恒为
4.5×105W,航空燃油的热值为
5×107J/kg,求:
(1)所消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量;
(2)飞机在航行过程中受到的阻力;
(3)该飞机在上述飞行过程中效率多少;
(4)若能把该新型飞机发动机的效率提高
1.4%,求该飞机匀速直线航行
0.9小时,大概可节约多少千克燃油?
知识点:功的计算II、燃料的热值、热机章节:第5章 热与能 / 5.5 热机
答案与解析
答案
(1)消耗的航空燃油的质量为
m=1.0t=1000kg,
这些燃油完全燃烧放出的热量为:
Q放=q航空燃油m=5×107J/kg×1000kg=5×1010J;
(2)飞机匀速航行的速度
v=288km/h=80m/s,
飞机航行过程中的牵引力为:
F=vP=80m/s4.5×106W=5.625×104N,
由二力平衡的条件可知飞机航行过程中的阻力为:
f=F=5.625×104N;
(3)飞机发动机做的功为:
W=Pt=4.5×106W×1.5×3600s=2.43×1010J,
则发动机的效率为:
η=Q放W×100%=5×1010J2.43×1010J×100%=48.6%;
(4)飞机匀速直线航行
0.9小时发动机做的有用功为:
W有=Pt=4.5×106W×0.9×3600s=1.458×1010J,
效率提高前消耗的燃油完全燃烧放出的热量为:
Q\’放=ηW有=48.6%1.458×1010J=3×1010J,
所需燃油的质量为:
m∘=q航空燃油Q′放=5×107J/kg3×1010J=600kg,
内燃机效率提高后为:
η″
=48.6%+1.4%=50%,
效率提高后消耗的燃油完全燃烧放出的热量为:
Q″
放=η″W有=50%1.45×1010J=2.916×1010J,
所需燃油的质量为:
m∘=q航空燃油Q″放=5×107J/kg2.916×1010J=583.2kg,
节约燃油的质量为:
600kg−583.2kg=16.8kg;
答:(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是
5×1010J;
(2)飞机在航行过程中受到的阻力为
5.625×104N;
(3)该飞机在上述飞行过程中效率为
48.6%;
(4)若能把该新型飞机发动机的效率提高
1.4%,该飞机匀速直线航行
0.9小时,大概可节约
16.8kg燃油。
解析
(1)消耗的航空燃油的质量为
m=1.0t=1000kg,
这些燃油完全燃烧放出的热量为:
Q放=q航空燃油m=5×107J/kg×1000kg=5×1010J;
(2)飞机匀速航行的速度
v=288km/h=80m/s,
飞机航行过程中的牵引力为:
F=vP=80m/s4.5×106W=5.625×104N,
由二力平衡的条件可知飞机航行过程中的阻力为:
f=F=5.625×104N;
(3)飞机发动机做的功为:
W=Pt=4.5×106W×1.5×3600s=2.43×1010J,
则发动机的效率为:
η=Q放W×100%=5×1010J2.43×1010J×100%=48.6%;
(4)飞机匀速直线航行
0.9小时发动机做的有用功为:
W有=Pt=4.5×106W×0.9×3600s=1.458×1010J,
效率提高前消耗的燃油完全燃烧放出的热量为:
Q\’放=ηW有=48.6%1.458×1010J=3×1010J,
所需燃油的质量为:
m∘=q航空燃油Q′放=5×107J/kg3×1010J=600kg,
内燃机效率提高后为:
η″
=48.6%+1.4%=50%,
效率提高后消耗的燃油完全燃烧放出的热量为:
Q″
放=η″W有=50%1.45×1010J=2.916×1010J,
所需燃油的质量为:
m∘=q航空燃油Q″放=5×107J/kg2.916×1010J=583.2kg,
节约燃油的质量为:
600kg−583.2kg=16.8kg;
答:(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是
5×1010J;
(2)飞机在航行过程中受到的阻力为
5.625×104N;
(3)该飞机在上述飞行过程中效率为
48.6%;
(4)若能把该新型飞机发动机的效率提高
1.4%,该飞机匀速直线航行
0.9小时,大概可节约
16.8kg燃油。