初中物理飞机的升力试题

假期中，小刚乘飞机从郑州到广州旅行，对飞机上涉及的物理知识进行了分析与研究。

（1）飞机飞行时，机翼上方的空气流速　　（选填“大于”“等于”或“小于” $)$下方的空气流速，使机翼上下两表面产生压力差，为飞机提供升力。

（2）飞机在高空飞行时，机舱外气压很低，机舱内始终保持 $1.0\times {10}^5\mathit{Pa}$的气压，如图甲所示是大气压随高度变化的图象。当客机飞行在 $7\mathit{km}$的高度时，面积为 $200c{m}^2$的舷窗承受的内外压力差是多少？

（3）从郑州到广州的航线里程为 $1400\mathit{km}$，起飞时间是 $17:40$，到达广州的时间为 $19:25$，这次航班飞行的

平均速度是多少？小刚查阅资料获知，自己乘坐的该型号飞机达到最大巡航速度 $900\mathit{km}/h$时，发动机的推力为 $2\times {10}^{5}N$，则此时发动机的输出功率是多少？

（4）乘飞机时，有很多安全须知与物理有关，请从如图乙所示的安全图标中选择一个，用所学物理知识进行解释。

2017年5月5日，我国自主研发的 $C919$商用大飞机在上海浦东机场首飞成功，如图，试乘人员拉着行李箱站在登机口准备登机，下列关于行李箱和客机的相关物理知识说法错误的是 $($　　 $)$

A．当行李箱处于倾斜状态且拉力竖直向上时，行李箱构成了一个省力杠杆

B．客机所飞高空处的大气压强比海平面附近的大气压强小

C．客机采用密度小的材料，可以减轻它的重力

D．客机升空过程中，所受的浮力大于自身的重力

如图所示，晚间弹射模型飞机，其上面发光二极管发出明亮的光，使人们便于找到落下的飞机，关于这一情景下列说法中正确的是（　　）

A．机翼上凸下平，在飞行时获得了向上的升力

B．模型飞机被弹射出，动能转化为弹性势能

C．模型飞机在最高位置的大气压小于地面的大气压

D．模型飞机上的发光二极管是由超导材料制成的

如图所示，2017年5月5日，我国自行研制，生产的大型客机C919实现首飞，下列有关飞机的说法中正确的是（　　）

A．起飞后，越向高空飞行，大气压强越大

B．飞行过程中，机翼上方空气流速大，向下的压强大

C．调整姿态，准备降落时，飞机相对于地面是静止的

D．着陆后，由于具有惯性的飞机还会继续滑行一段距离

关于我国自主研发的 $C919$大型商用客机，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．机翼做成上凸下平的形状主要是为了减小空气对飞机的阻力

B．客机在高空受到的大气压强比在地面时受到的大气压强大

C．客机宽大的轮子是为了增大着陆时对地面的压强

D．制造客机时采用密度较小的材料可以减轻其质量

在某兴趣小组的同学观察到：①飞机在起飞和航行时机翼的仰角不同；②飞机越大其机翼越大。他们想探究“机翼获得升力的大小与机翼仰角、机翼面积有什么关系？”（注：机翼仰角为机翼下表面与水平面的夹角，机翼面积指机翼在水平面上投影的面积）

他们利用塑料泡沫等材料自制了三个质量相同、形状相同、面积不同的机翼模型，把圆柱形空心笔穿过“机翼”并固定在“机翼”上，将一根金属杆从笔杆中穿过并上下固定，确保“机翼”能沿金属杆在竖直方向移动，将“机翼”挂在测力计的下方，实验装置如图所示。

（1）用鼓风机对着“机翼”吹风模拟飞机在空中飞行，当鼓风机向右吹风时，以气流为对照物，飞机向　　飞行；

（2）为了研究“机翼”获得的升力与仰角的关系，他们对同一个“机翼”吹风，并保持风速不变，只改变“机翼”　　的大小，观察并记录测力计的示数，在其他条件相同时，更换面积不同的“机翼”重复上述实验，实验记录如表：

（每次吹风前测力计示数均为 $3.5N)$

机翼面积 $/c{m}^2$ 测力计示数 $/N$ 机翼仰角	275	395	566
$0°$（水平）	3.2	3.0	2.6
较小	3.0	2.9	2.4
较大	2.9	2.8	2.3
最大	3.1	2.9	2.7

①在上述实验中，吹风前后测力计示数的　　即为“机翼”获得升力的大小；

②通过分析数据可以得出结论：当质量、形状、机翼面积和风速相同时，仰角增大，获得的升力　　（选填“一定”或“不一定” $)$增大；当质量、形状、仰角和风速相同时，机翼面积越大，获得的升力　　；

③实验时，“机翼”沿金属杆上升，金属杆对笔杆有向　　的摩擦力，因此测得的升力应　　“机翼”实际获得的升力。

如图所示，机翼上方的形状为曲线，下方形状近似于直线，则在相同时间内，机翼上方的气流通过的路程比下方气流通过的路程长，因而机翼上方空气流动速度比下方流动速度快，机翼上方受到的压强比机翼下方受到的压强　 　，形成的压强差使飞机获得竖直向　    　的升力。

如图所示是我国自主研制、世界上最大的水陆两栖飞机“鲲龙 $\mathit{AG}600$”。下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．飞机加速起飞时，它的动能不变

B．飞机的发动机工作时，将内能转化为机械能

C．机身采用密度小的锂铝合金制作，是为了增大飞机质量

D．飞机是利用流体流速大的位置压强大来获得升力的

2月22日，一架 $\mathit{ARJ}21$飞机从上海起飞，在内蒙古顺利降落，标志着国产喷气客机开启商业运营新征程，在空中飞行时，机翼上方空气流速比下方大，所以机翼上方空气压强比下方　　，飞机外壳与空气摩擦，温度升高。这是通过　　的方式增加内能，降落时，在逐渐靠近地面过程中飞机的重力势能　　。

如图是在上海首飞成功的中国第一架大飞机C919．为减小机身的质量，使用的铝锂合金是一种密度较　   　（填“大”或“小”）的新型材料；其中自主研制的主翼、尾翼更有利于平稳飞行，机翼能产生升力是因为流体中流速大的位置压强　       　。

如图所示是我国自主研制的一种中低空、长航时、多用途电动无人机。以下关于电动无人机的说法中正确的是（　　）

A．	无人机机身采用的复合材料密度小可减轻自重，便于操控
B．	无人机在加速起飞时，机械能增加
C．	无人机降落后关闭发动机还能继续向前运动一段距离，是因为受到惯性的作用
D．	无人机机翼设计成"上凸下平"的形状，目的是使无人机获得升力

在学习"流体压强与流速关系"后，同学们知道了当气流吹向机翼时，飞机会获得升力，并且在相同条件下，气体的流速越大，飞机获得的升力也越大。为了探究飞机获得的升力与其他因素的关系，研究人员利用 $3D$ 打印机制作出大小不同的纸机翼模型进行风洞模拟实验，如图甲所示。用传感器测量相关数据，进行分析研究。

（1）研究人员利用控制变量法探究飞机获得的升力与机翼投影面积的关系时，实验数据如表所示。

①分析数据，你得出的初步结论是 　　。

②此实验选用三组不同的风速分别进行是为了 　　。

机翼投影面积     $S/m^2$	风速为     $v_1$ 时飞机获得的升力     $F_1/N$	风速为     $v_2$ 时飞机获得的升力     $F_2/N$	风速为     $v_3$ 时飞机获得的升力     $F_3/N$
0.01331	0.032	0.027	0.023
0.00998	0.023	0.021	0.017
0.00665	0.015	0.013	0.011

（2）通过上述信息分析可知： $v_1$ 　　 $v_2$ （选填"大于"或"小于" $)$ 。

（3）研究人员又探究了飞机获得的升力 $F$ 与迎角 $\alpha$ 的关系，根据实验数据绘制的图像如图乙所示。分析图像，你得出的结论是 　　。

为应对复杂的国际形势，满足国防需要，辽宁舰航母上的国产新型舰载机歼﹣15战机，不惜大量耗油昼夜加紧训练，战机飞离甲板后，下列说法不正确的是（　　）

A．	歼﹣15战机的质量不变，机械能增大
B．	辽宁舰底部所受水的压强变小
C．	辽宁舰所受的浮力变小
D．	歼﹣15战机的升力的产生是因为流体压强与流速的关系

下列关于压强的说法正确的是 $($　　 $)$

A．飞机升力是由于机翼上下表面的空气流速不同造成压强差所引起的

B．拦河坝设计成下宽上窄，利用了液体压强大小随深度增加而减小

C．菜刀的刀刃薄，是通过减小受力面积来减小压强

D．马德堡半球实验首次测出大气压强值

飞机在空中飞行时都有一定的迎角（机翼轴线与水平气流的夹角）。飞机飞行时的升力除了与机翼形状有关外，是否还与迎角大小有关？为了研究这一问题，在老师的帮助下，小明利用电风扇、升力测力计、飞机模型按图甲方式进行如下实验。

①闭合电风扇的开关，调节挡位使其风速最大，并使飞机模型的迎角为 $0°$，记录测力计的示数。重复5次实验并计算升力平均值。

②改变迎角大小，使其分别为 $5°$、 $10°$、 $15°$、 $20°$，重复步骤①。

③处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图乙。

（1）本实验得出的结论是：　    　。

（2）小明若要进一步研究“飞机的升力与其飞行速度的关系”。利用现有器材，如何操作可以模拟飞机不同的飞行速度？　　。

（3）资料显示：本实验结论与实际相符，且飞机迎角一定时，飞行速度越大升力也越大。若某飞机以500千米 $/$时做水平匀速直线飞行时的迎角为 ${\theta }_1$，而以800千米 $/$时做水平匀速直线飞行时的迎角为 ${\theta }_2({\theta }_1$、 ${\theta }_2$均小于 $15°)$。请比较 ${\theta }_1$、 ${\theta }_2$的大小关系：　　。