Question

20．中國(guó)自主研制殲20隱形戰(zhàn)機(jī)如圖所示，它的發(fā)動(dòng)機(jī)是一種熱機(jī)，效率高達(dá)60%，通過航空煤油在氣室中燃燒，從噴口向后高速噴出氣體，使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得向前的推力，高空中飛機(jī)獲得1.8×10⁵N的水平推力，據(jù)測(cè)試飛機(jī)以600km/h的速度沿水平方向勻速航行最多可達(dá)10h，假設(shè)航空煤油完全燃燒．燃油的熱值為4.6×10⁷J/kg，燃油的密度0.8×10³kg/m³，求：
（1）該戰(zhàn)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理為：將航空煤油燃燒放出的內(nèi)能轉(zhuǎn)為機(jī)械能．
（2）發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功；
（3）飛機(jī)的油箱至少儲(chǔ)存多少L體積的航空煤油？

Answer 1

分析 （1）熱機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器；
（2）利用s=vt求飛機(jī)最多飛行的距離，再利用W=Fs求發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功；
（3）利用η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$求燃油完全燃燒放出的熱量，而Q_放=mq，據(jù)此求出完全燃燒燃油的質(zhì)量，再利用密度公式求燃油的體積．

解答 解：
（1）殲20隱形戰(zhàn)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)是一種熱機(jī)，工作時(shí)將航空煤油燃燒放出的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）由v=$\frac{s}{t}$得飛機(jī)最多飛行的距離：
s=vt=600km/h×10h=6000km=6×10⁶m，
發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功：
W=Fs=1.8×10⁵N×6×10⁶m=1.08×10¹²J；
（3）由η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$燃油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=$\frac{W}{η}$=$\frac{1.08×1{0}^{12}J}{60%}$=1.8×10¹²J，
由Q_放=mq得完全燃燒燃油的質(zhì)量：
m_油=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.8×1{0}^{12}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}$≈3.9×10⁴kg，
由ρ=$\frac{m}{V}$得燃油的體積：
V=$\frac{{m}_{油}}{{ρ}_{油}}$=$\frac{3.9×1{0}^{4}kg}{0.8×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=48.75m³=4.875×10⁴dm³=4.875×10⁴L．
答：（1）內(nèi)能；機(jī)械能；
（2）發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為1.08×10¹²J；
（3）飛機(jī)的油箱至少儲(chǔ)存4.875×10⁴L體積的航空煤油．

點(diǎn)評(píng) 本題為力學(xué)和熱學(xué)的綜合計(jì)算題，考查了學(xué)生對(duì)速度公式、密度公式、效率公式、燃料完全燃燒放熱公式的應(yīng)用，計(jì)算時(shí)注意單位換算：1m³=10³dm³，1dm³=1L．