单选题
下列关于气温对飞机最大平飞速度的影响说法正确的是( )。
A
气温低时,空气密度大,飞机发动机的推力增大,最大平飞速度增加
B
气温低时,空气密度大,空气的阻力增加,最大平飞速度减小
C
气温高时,空气密度小,空气的阻力增减小,最大平飞速度增加
D
气温高时,空气密度大,空气的阻力增加,最大平飞速度减小
答案解析
正确答案:A
解析:
这道题考查的是**大气温度对飞机性能(特别是最大平飞速度)的影响**。我们需要从空气密度、发动机推力以及空气阻力这三个核心要素之间的逻辑关系进行分析。
### 1. 核心物理原理分析
* **气温与空气密度的关系**:
根据理想气体状态方程,在气压一定的情况下,**气温越低,空气密度越大**;气温越高,空气密度越小。
* 因此,选项 D 中“气温高时,空气密度大”的说法本身就是错误的,可以直接排除。
* **空气密度对发动机推力的影响**:
对于大多数航空发动机(无论是活塞式还是喷气式),其工作原理都依赖于吸入空气。
* **气温低 -> 空气密度大**:单位体积内的氧气含量增加,发动机进气量增加,燃烧更充分,从而产生**更大的推力**。
* **气温高 -> 空气密度小**:进气量减少,导致发动机**推力下降**。
* **空气密度对阻力的影响**:
空气阻力公式为 $D = \frac{1}{2} \rho v^2 S C_D$(其中 $\rho$ 为空气密度)。
* 虽然密度大确实会导致相同速度下的阻力增加,但在讨论**最大平飞速度**时,关键在于**推力与阻力的平衡点**。
* 最大平飞速度是指飞机在水平飞行中,发动机可用推力等于飞机所受阻力时的速度。
* 当气温降低时,虽然阻力系数不变,但由于**推力的增加幅度通常远大于因密度增加带来的阻力负面影响**(或者说,发动机性能的改善占主导地位),飞机能够克服阻力达到更高的速度。
### 2. 选项逐一解析
* **A. 气温低时,空气密度大,飞机发动机的推力增大,最大平飞速度增加**
* **分析**:气温低 $\rightarrow$ 密度大 $\rightarrow$ 发动机进气效率高 $\rightarrow$ 推力显著增大。虽然密度大也意味着同速下阻力略大,但推力的增益使得飞机能加速到更高的速度才达到新的推力-阻力平衡点。因此,最大平飞速度增加。
* **结论**:**正确**。
* **B. 气温低时,空气密度大,空气的阻力增加,最大平飞速度减小**
* **分析**:前半句逻辑正确(气温低密度大,同速下阻力确实大),但结论错误。它忽略了**推力增大**这一更关键的因素。实际上,推力的增加足以抵消阻力的增加并提升极速。
* **结论**:错误。
* **C. 气温高时,空气密度小,空气的阻力增减小,最大平飞速度增加**
* **分析**:气温高 $\rightarrow$ 密度小 $\rightarrow$ 同速下阻力确实减小。但是,气温高导致**发动机推力大幅下降**。在航空性能中,推力下降对最大速度的负面影响通常超过阻力减小带来的正面影响。因此,高温会导致最大平飞速度**减小**,而不是增加。
* **结论**:错误。
* **D. 气温高时,空气密度大,空气的阻力增加,最大平飞速度减小**
* **分析**:基础物理常识错误。气温高时,空气受热膨胀,密度应该变**小**,而不是变大。
* **结论**:错误。
### 3. 总结
气温对飞机最大平飞速度的主要影响机制是通过**改变空气密度进而影响发动机推力**。低温带来高密度,使发动机效率提高、推力增大,从而允许飞机达到更高的最大平飞速度。
故正确答案为 **A**。
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题目纠错
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