高三物理解答题中等难度题
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(16分）滑跃式甲板是航母比较常用的一种形式，是蒸汽弹射器的一种替代方案，主要借由甲板前端的上翘来帮助战斗机起飞,包括跑道部分和滑跃甲板部分，我国的航母训练舰就是采用滑跃式甲板.如图所示，设某航空母舰上的起飞跑道由长度为l1=1.6×102m的水平跑道和长度为l2 =20m的倾斜跑道两部分组成.水平跑道与倾斜跑道末端的高度差h=4.0m. —架质量为m=2。0×104kg的飞机，其喷气发动机的推力大小恒为F=1.2×105N，方向与速度方向相同，在运动过程中飞机受到跑道与空气的平均阻力大小为飞机重力的0.1倍.假设航母处于静止状态，飞机质量视为不变并可看成质点，取g = 10m/s2.(不计拐角处的影响）求：
(1)飞机在水平跑道末端时推力的功率；
(2) 飞机到达倾斜跑道末端时的速度大小.
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为了安全，中国航母舰载机“歼-15”通过滑跃式起飞方式起飞。滑跃起飞的原理有点像高山滑雪，主要靠甲板前端的上翘来帮助战斗机起飞，其示意图如图所示，飞机由静止开始先在一段水平距离为L1=160m的水平跑道上运动，然后在长度为L2=20.5m的倾斜跑道上滑跑，直到起飞。已知飞机的质量
kg，其喷气发动机的推力大小恒为
，方向与速度方向相同，水平跑道与倾斜跑道末端的高度差
，飞机在水平跑道上和倾斜跑道上运动的过程中受到的平均阻力大小都为飞机重力的0.2倍，假设航母处于静止状态，飞机质量视为不变并可看成质点，倾斜跑道看作斜面，不计拐角处的影响，且飞机起飞的过程中没有出现任何故障。g取10m/s2。
(1) 求飞机在水平跑道上运动的末速度.
(2) 求飞机从开始运动到起飞经历的时间.
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弹射器是航母制造中的关键技术之一，重型喷气式战斗机在水平跑道上需要滑行450 m以上才能达到起飞速度，而即使当今最大的“尼米兹”级航空母舰甲板的长度也不过300余米，依靠弹射器是重型战斗机在航母上起飞的必不可少的环节.已知美军F－14战斗机重3.0×107 kg，在地面跑道上靠自身发动机提供动力需滑行450 m才能到达250 km/h的起飞速度，而这种战斗机在“尼米兹”号航母上，在蒸汽弹射器和自身发动机动力的共同作用下，可在45 m内将速度加到 250 km/h.若F－14战斗机加速度滑行时，发动机动力和飞机受到的阻力都恒定，则“尼米兹”号上蒸汽弹射器使一架F－14 战斗机起飞至少要做多少功？
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(14分) 中国首艘航母“瓦良格”号即将投入使用，航母服役将成为“中国军队全面推进军事现代化进程的重大转折点”。为了减少战斗机起飞时在甲板上加速的时间和距离，现代航母大多采用了蒸汽弹射技术．一架总质量M=5.0x103kg的战机如果采用滑行加速(只依靠自身动力系统加速)，要达到vo=60m／s的起飞速度，甲板水平跑道的长度至少为120m。采用蒸汽弹射技术，战机在自身动力和持续的蒸汽动力共同作用下只要水平加速60m就能达到起飞速度。假设战机起飞过程是匀加速直线运动，航母保持静止，空气阻力大小不变，取g=l0m／s2。
(1)采用蒸汽弹射技术，求战机加速过程中加速度大小以及质量m=60kg的飞行员受到座椅作用力的大小。
(2)采用蒸汽弹射技术，弹射系统的弹力为多大?弹力在加速60m的过程中对战机做的功是多少?
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航空母舰上装有帮助飞机起飞的弹射系统。已知某型号的战斗机在跑道上加速时可产生的最大加速度为5．0 m/ s2，起飞速度为50m / s，如果航母静止不动，问：
（1）如果航母上不安装弹射系统，要求此飞机仍能在舰上起飞，问甲板上跑道至少为多长？
（2）若航母弹射系统给飞机一个30m / s的初速度，则要求这种飞机能在舰上起飞，甲板上跑道至少为多长？
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