20. 如图所示的飞机在某次试飞时以300km/h的速度水平匀速飞行了2h;估计该机质量为40t,着陆后静止在水平地面时轮子与地面的总接触面积为$4m^2。$(g取10N/kg)
(1)求飞机在这2h内水平飞行的路程。
(2)求飞机水平匀速飞行时受到的升力。
(3)求飞机静止在水平地面时对地面的压强。

(1)求飞机在这2h内水平飞行的路程。
600 km
(2)求飞机水平匀速飞行时受到的升力。
4×10^{5} N
(3)求飞机静止在水平地面时对地面的压强。
1×10^{5} Pa
答案
解 (1)飞机在这 2 h 内水平飞行的路程
$s = vt = 300 km/h×2 h = 600 km$
(2)因飞机水平匀速飞行时处于平衡状态,竖直方向受到的升力和自身的重力是一对平衡力,所以,飞机水平匀速飞行时受到的升力
$F = G = mg = 40×10^{3} kg×10 N/kg = 4×10^{5} N$
(3)飞机静止在水平地面时对地面的压力
$F_{压} = G = mg = 40×10^{3} kg×10 N/kg = 4×10^{5} N$
飞机对地面的压强
$p = \frac{F_{压}}{S} = \frac{4×10^{5} N}{4 m^{2}} = 1×10^{5} Pa$
$s = vt = 300 km/h×2 h = 600 km$
(2)因飞机水平匀速飞行时处于平衡状态,竖直方向受到的升力和自身的重力是一对平衡力,所以,飞机水平匀速飞行时受到的升力
$F = G = mg = 40×10^{3} kg×10 N/kg = 4×10^{5} N$
(3)飞机静止在水平地面时对地面的压力
$F_{压} = G = mg = 40×10^{3} kg×10 N/kg = 4×10^{5} N$
飞机对地面的压强
$p = \frac{F_{压}}{S} = \frac{4×10^{5} N}{4 m^{2}} = 1×10^{5} Pa$
21. 甲、乙两个薄壁圆柱形容器(容器足够高)置于水平地面上,甲容器底面积为$6×10^{-2}m^{2}$,盛有质量为8kg的水;乙容器盛有深度为0.1m、质量为2kg的水。($\rho_{水}= 1.0×10^{3}kg/m^{3}$,g取10N/kg)
(1)求乙容器中水的体积$V_{乙}$。
(2)求乙容器底部受到水的压强$p_{乙}$。
(3)现从甲容器中抽取部分水注入乙容器后,甲、乙两个容器底部受到水的压力相同。求抽水前后甲容器底部受到水的压强变化量$\Delta p_{甲}$。
(1)求乙容器中水的体积$V_{乙}$。
(2)求乙容器底部受到水的压强$p_{乙}$。
(3)现从甲容器中抽取部分水注入乙容器后,甲、乙两个容器底部受到水的压力相同。求抽水前后甲容器底部受到水的压强变化量$\Delta p_{甲}$。
答案
解 (1)乙容器中水的体积
$V_{乙} = \frac{m}{ρ_{水}} = \frac{2 kg}{1.0×10^{3} kg/m^{3}} = 2×10^{-3} m^{3}$
(2)乙容器底部受到水的压强
$p_{乙} = ρ_{水}gh_{乙} = 1.0×10^{3} kg/m^{3}×10 N/kg×0.1 m = 1 000 Pa$
(3)容器底部受到水的压力大小等于容器中水的重力,要使压力相等,则应将甲容器中的 3 kg 水注入乙容器中,此时两个容器中的水均为 5 kg
3 kg 水的体积
$ΔV = \frac{Δm}{ρ_{水}} = \frac{3 kg}{1.0×10^{3} kg/m^{3}} = 3×10^{-3} m^{3}$
甲容器水面下降的高度
$Δh = \frac{ΔV}{S_{甲}} = \frac{3×10^{-3} m^{3}}{6×10^{-2} m^{2}} = 0.05 m$
压强变化量
$Δp_{甲} = ρ_{水}gΔh = 1.0×10^{3} kg/m^{3}×10 N/kg×0.05 m = 500 Pa$
$V_{乙} = \frac{m}{ρ_{水}} = \frac{2 kg}{1.0×10^{3} kg/m^{3}} = 2×10^{-3} m^{3}$
(2)乙容器底部受到水的压强
$p_{乙} = ρ_{水}gh_{乙} = 1.0×10^{3} kg/m^{3}×10 N/kg×0.1 m = 1 000 Pa$
(3)容器底部受到水的压力大小等于容器中水的重力,要使压力相等,则应将甲容器中的 3 kg 水注入乙容器中,此时两个容器中的水均为 5 kg
3 kg 水的体积
$ΔV = \frac{Δm}{ρ_{水}} = \frac{3 kg}{1.0×10^{3} kg/m^{3}} = 3×10^{-3} m^{3}$
甲容器水面下降的高度
$Δh = \frac{ΔV}{S_{甲}} = \frac{3×10^{-3} m^{3}}{6×10^{-2} m^{2}} = 0.05 m$
压强变化量
$Δp_{甲} = ρ_{水}gΔh = 1.0×10^{3} kg/m^{3}×10 N/kg×0.05 m = 500 Pa$
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