电磁弹射器是航空母舰上的一种舰载机起飞装置,电磁弹射系统包括电源、强迫储能装置、导轨和脉冲发生器等等。其工作原理可简化如图所示:上下共四根导轨,飞机前轮下有一牵引杆,与飞机前轮连为一体,可收缩并放置在飞机的腹腔内。起飞前牵引杆伸出至上下导轨之间,强迫储能装置提供瞬发能量,强大的电流从导轨流经牵引杆,牵引杆在强大的安培力作用下推动飞机运行到高速。现有一弹射器弹射某飞机,设飞机质量m=2×104kg,起飞速度为v=60m/s,起飞过程所受到平均阻力恒为机重的0.2倍,在没有电磁弹射器的情况下,飞机从静止开始匀加速起飞,起飞距离为L=200m,在电磁弹射器与飞机发的发动机(设飞机牵引力不变)同时工作的情况下,匀加速起飞距离减为s=50m,假设弹射过程强迫储能装置的能量全部转化为飞机的动能,取g=10m/s2,求:
(1)判断图中弹射器工作时磁场的方向;
(2)计算该弹射器强迫储能装置贮存的能量;
(3)设强迫储能装置释放电能时的平均放电电压为U=1000V,飞机牵引杆的宽度d=2.5m,计算强迫储能装置放电时的平均电流以及加速飞机所需的磁感应强度B的大小;
(4)实际中强迫储能装置的放电电压和功率均为可控,谈谈航母上安装电磁弹射器的优点。
(1)判断图中弹射器工作时磁场的方向;
(2)计算该弹射器强迫储能装置贮存的能量;
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更新时间:2023/04/06 21:14:55
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【推荐1】如图所示,宽度L=0.2m的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨的一端连接阻值为R=3Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.5T。一根质量为m=0.2kg的导体棒MN放在导轨上,两导轨之间的导体棒的电阻为r=1Ω,导轨的电阻可忽略不计。现用一垂直于导体棒的水平拉力拉动导体棒使其沿导轨以v=2m/s的速度向右匀速运动,在运动过程中保持导体棒与导轨垂直且接触良好。空气阻力可忽略不计,经过一段时间后撤去外力,求:
(1)导体棒匀速运动过程中棒两端电势差;
(2)作用在导体棒上的拉力大小F;
(3)从撤去外力到导体棒停止运动过程中电阻R上产生的焦耳热Q。
(1)导体棒匀速运动过程中棒两端电势差;
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【推荐2】分一根长为0.20m的直导线,垂直于某匀强磁场方向放置,当导线中通有1A的电流时,导线受到的安培力大小为0.08N,则:
(1).磁场的磁感应强度为多大?
(2).当导线中的电流增大为2A时,导线受到的安培力为多大?
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【推荐1】电磁炮是利用电磁力对弹体加速的新型武器,具有速度快,效率高等优点。其原理结构可简化为如图甲所示的模型:两根无限长、光滑的平行金属导轨MN、PQ固定在水平面内,相距为L,“电磁炮”弹体为质量为m的导体棒ab,垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好,弹体在轨道间的电阻为R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,“电磁炮”电源的电压能自行调节,用以保证“电磁炮”在轨道上做匀加速运动最终发射出去,其中可控电源的内阻为r,不计空气阻力,导轨的电阻不计。求:
(1)考虑到电磁感应现象,定性描述电源的电压如何自行调节,才能保证“电磁炮”匀加速发射;
(2)弹体从静止经过时间t加速到v的过程中系统消耗的总能量;
(3)把此装置左端电源换成电容为C的电容器,导轨倾斜,与水平夹角为θ(如图乙所示),使磁场仍与导轨平面垂直,将弹体由静止释放,某时刻其速度为v1,定性画出该过程导体棒运动的v—t图象,并写出必要的分析和推理过程。
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【推荐2】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。
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【推荐3】2021年11月1日,央视报道我国一款新型电磁炮,它不是为了打击军事目标,而是专门用来扑灭山林大火的。发生山林大火时,山高路陡,人力灭火十分困难,利用电磁炮在山脚下发射消防灭火弹,就可以实现灭火,大大降低了灭火的难度。如图所示为某同学模拟电磁炮的原理图。为了研究方便将待发射的炮弹视为一个导体棒,导体棒质量m=0.02kg,电阻R=1Ω,把导体棒垂直放置于两条与水平面成30°角的平行导轨的下端,导轨宽L=0.11m,导轨下端到上端的长度为s=0.16m,导轨下端接电源,电动势E=80V,内阻r=1Ω。垂直导轨平面有一向上的匀强磁场,磁感应强度B=0.25T,其余电阻不计以及摩擦力都忽略不计,不考虑电磁感应现象的影响,g=10m/s2。求:
(1)导体棒受到安培力的大小和方向;
(2)导体棒离开导轨时的速度大小。
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