航空母舰作为大国重器,其形成有效战力的重要标志之一是其携带的舰载机形成战斗力,质量为m的舰载机模型,在水平直线跑道上由静止匀加速起飞,假定起飞过程中受到的平均阻力恒为舰载机所受重力的k倍,发动机牵引力恒为F,离开地面起飞时的速度为v,重力加速度为g。若舰载机起飞利用电磁弹射技术将大大缩短起飞距离,图为电磁弹射装置的原理简化示意图,与舰载机连接的金属块(图中未画出)可以沿两根足够长相互靠近且平行的导轨无摩擦滑动,使用前先给电容为C大容量电容器充电,弹射舰载机时,电容器释放储存的电能所产生的强大电流从一根导轨流入,经过金属块,再从另一根导轨流出;导轨中的强大电流形成的磁场使金属块受到磁场力而加速,从而推动舰载机起飞。
(1)求没使用弹射技术时,舰载机模型的加速度和起飞距离(离开地面前的运动距离)。
(2)已知电容器两端电压为U时储存的电能为
。当电容器两端电压为
时弹射上述舰载机模型,在电磁弹射装置与舰载机发动机同时工作的情况下,可使起飞距离缩短为x。若电容器释放电能的50%转化为金属块推动舰载机所做的功,舰载机发动机的牵引力F及受到的平均阻力不变,求完成此次弹射后电容器剩余的电能。
(1)求没使用弹射技术时,舰载机模型的加速度和起飞距离(离开地面前的运动距离)。
(2)已知电容器两端电压为U时储存的电能为
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更新时间:2022-03-15 23:24:50
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【知识点】 电磁炮
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【推荐1】电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器,如图甲为电磁炮工作原理示意图,可简化为图乙模型。某电磁炮导轨长10m,两导轨之间的距离为0.5m。导轨间磁场可认为是方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为1.5T,电流方向如图所示。质量为10kg的炮弹受安培力作用从导轨最右端静止开始做匀加速直线运动,到达最左端离开导轨时的速度大小为2.4×103m/s。整个电磁炮固定在水平面上,忽略炮弹与导轨间的摩擦力。求:
(1)炮弹在导轨中加速时的加速度大小;
(2)导轨中的电流大小。
(1)炮弹在导轨中加速时的加速度大小;
(2)导轨中的电流大小。
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【推荐2】2022年,我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”,创造了大质量电磁推进技术的世界最高速度纪录。一种两级导轨式电磁推进的原理如图所示。两平行长直金属导轨固定在水平面,导轨间垂直安放金属棒。金属棒可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨接触良好,电流从一导轨流入,经过金属棒,再从另一导轨流回,图中电源未画出。导轨电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场,磁感应强度B与电流i的关系式为
(k为常量)。金属棒被该磁场力推动。当金属棒由第一级区域进入第二级区域时,回路中的电流由I变为
。已知两导轨内侧间距为L,每一级区域中金属棒被推进的距离均为s,金属棒的质量为m。求:
(1)金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小F;
(2)金属棒经过第一、二级区域的加速度大小之比
;
(3)金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小v。
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(1)金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小F;
(2)金属棒经过第一、二级区域的加速度大小之比
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(3)金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小v。
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适中
(0.65)
名校
【推荐3】质量为m的飞机模型,在水平跑道上由静止匀加速起飞,假定起飞过程中受到的平均阻力为f,发动机牵引力恒为F,离开地面起飞时的速度为v,重力加速度为g。求:
(1)飞机模型的起飞距离(离开地面前的运动距离);
(2)若飞机起飞利用电磁弹射技术,将大大缩短起飞距离。图甲为电磁弹射装置的原理简化示意图,与飞机连接的金属块(图中未画出)可以沿两根相互靠近且平行的导轨无摩擦滑动。使用前先给电容为C的大容量电容器充电,充电电压为U0,弹射飞机时,电容器释放储存电能时所产生的强大电流从一根导轨流入,经过金属块,再从另一根导轨流出;导轨中的强大电流形成的磁场使金属块受磁场力而加速,从而推动飞机起飞。
a、在图乙中画出电源向电容器充电过程中电容器两极板间电压u与极板上所带电荷量q的图像,在此基础上求电容器时储存的电能;
b、在电磁弹射装置与飞机发动机同时工作的情况下,可缩短起飞距离。若金属块推动飞机所做的功与电容器释放电能的比值为η,完成此次弹射后电容器剩余的电荷是原来的一半。求飞机的此次的起飞距离x。
(1)飞机模型的起飞距离(离开地面前的运动距离);
(2)若飞机起飞利用电磁弹射技术,将大大缩短起飞距离。图甲为电磁弹射装置的原理简化示意图,与飞机连接的金属块(图中未画出)可以沿两根相互靠近且平行的导轨无摩擦滑动。使用前先给电容为C的大容量电容器充电,充电电压为U0,弹射飞机时,电容器释放储存电能时所产生的强大电流从一根导轨流入,经过金属块,再从另一根导轨流出;导轨中的强大电流形成的磁场使金属块受磁场力而加速,从而推动飞机起飞。
a、在图乙中画出电源向电容器充电过程中电容器两极板间电压u与极板上所带电荷量q的图像,在此基础上求电容器时储存的电能;
b、在电磁弹射装置与飞机发动机同时工作的情况下,可缩短起飞距离。若金属块推动飞机所做的功与电容器释放电能的比值为η,完成此次弹射后电容器剩余的电荷是原来的一半。求飞机的此次的起飞距离x。
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