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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更新时间:2023-09-07 10:04:04
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适中
(0.65)
【推荐1】如图所示,宁波一餐厅采用机器人“服务员”送餐,该机器人一次充电可干活8小时。其相关参数及某次运送线路图如下图所示。
(1)如图B所示,机器人从起点先向前走3m,再向右走8m,最后向前走3m抵达终点,求该机器人行走的位移;
(2)求该机器人的最大储存电能;
(3)求该机器人牵引力的平均大小;
(4)在(1)问前提下,不考虑电池充电时的热量损耗,则该机器人的充电时间至少为多少。
电池容量/工作电压 | 40000mAh/50V |
充电器输出电压/电流 | 30V/10A |
运送最大里程 | 20km |
(2)求该机器人的最大储存电能;
(3)求该机器人牵引力的平均大小;
(4)在(1)问前提下,不考虑电池充电时的热量损耗,则该机器人的充电时间至少为多少。
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名校
【推荐2】电容器作为储能器件,在生产生活中有广泛的应用。按图甲所示连接电路,当开关S闭合时,电源将使电容器两极板带上等量异种电荷,这一个过程叫做电容器充电。已知电容器的电容为C,电源电动势大小为E,内阻不计。
(1)a.求充电结束后电容器所带的电荷量Q;
b.在图甲所示的充电电路中,通过改变电路中电阻箱接入电路的阻值R,对同一电容器分别进行两次充电,电容器所带电荷量q随时间t变化的曲线分别如图乙中①、②所示。请问:哪条曲线对应电阻箱接入电路的阻值R较大?并分析说明理由。
(2)电容器在充电过程中,两极板间的电压u随所带电荷量q增多而增大,储存的电能增大。
a.请在图丙中画出电容器充电过程中的u―q图像,并借助图像求出充电结束后电容器储存的电能
;
b.在电容器充电过程中,电源提供的能量一部分储存在电容器中,另外一部分以内能的形式损失。有同学认为,电阻箱接入不同的阻值时,充电电路中电流不同,所以充电过程中损失的能量不同。你同意该同学的说法吗?请说明理由。
(1)a.求充电结束后电容器所带的电荷量Q;
b.在图甲所示的充电电路中,通过改变电路中电阻箱接入电路的阻值R,对同一电容器分别进行两次充电,电容器所带电荷量q随时间t变化的曲线分别如图乙中①、②所示。请问:哪条曲线对应电阻箱接入电路的阻值R较大?并分析说明理由。
(2)电容器在充电过程中,两极板间的电压u随所带电荷量q增多而增大,储存的电能增大。
a.请在图丙中画出电容器充电过程中的u―q图像,并借助图像求出充电结束后电容器储存的电能
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b.在电容器充电过程中,电源提供的能量一部分储存在电容器中,另外一部分以内能的形式损失。有同学认为,电阻箱接入不同的阻值时,充电电路中电流不同,所以充电过程中损失的能量不同。你同意该同学的说法吗?请说明理由。
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名校
【推荐3】能量在转化的过程中往往与做功密切相关,电容器充电过程中的功能关系同样如此。电容器不仅可以储存电荷,也是重要的储能器件。对电容为C的电容器(原来不带电)充电,如图1所示,已知电源的电动势为E。
(1)图2中画出了电容器两极间的电势差u随电荷量q的变化图像,在图中取一电荷量的微小变化量
,请类比直线运动中由v-t图像求位移的方法,说明图中小阴影矩形的“面积”所表示的物理含义;并计算电容器电压为U时电容器储存的电能
。
(2)请结合电动势的定义,求电容器充电过程中电源内部非静电力所做的功W;并与充电过程中电容器增加的电能
相比较,说明两者“相等”或“不相等”的原因。
(3)电容器的电能是储存在电场中的,也称电场能。若定义单位体积内的电场能量为电场能量密度
。某同学猜想
应当与该处的场强
的平方成正比,即
。已知平行板电容器的电容
,s为两极板的正对面积,d为极板间距,k为常数,两极板间为真空,板间电场可视为匀强电场。不计电容器电场的边缘效应。请以电容器内储存的电场能为例论证该同学的猜想是否正确。
(1)图2中画出了电容器两极间的电势差u随电荷量q的变化图像,在图中取一电荷量的微小变化量
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(2)请结合电动势的定义,求电容器充电过程中电源内部非静电力所做的功W;并与充电过程中电容器增加的电能
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(3)电容器的电能是储存在电场中的,也称电场能。若定义单位体积内的电场能量为电场能量密度
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(0.65)
【推荐1】下图是导轨式电磁炮实验装置示意图.两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放金属滑块(即实验用弹丸).滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一导轨流回电源.滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射.在发射过程中,该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流的关系为B=kI,比例常量k=5×10-7T/A.已知两导轨内侧间距L=2.0cm,滑块的质量m=40g,滑块沿导轨滑行2m后获得的发射速度v=100m/s(此过程视为匀加速运动).
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(1)求发射过程中电源提供的电流强度.
(2)若此滑块射出后随即以速度v沿水平方向击中固定在水平面上的砂箱,它嵌入砂箱的深度为s.设滑块质量为m,求滑块对砂箱平均冲击力的表达式
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(1)求发射过程中电源提供的电流强度.
(2)若此滑块射出后随即以速度v沿水平方向击中固定在水平面上的砂箱,它嵌入砂箱的深度为s.设滑块质量为m,求滑块对砂箱平均冲击力的表达式
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适中
(0.65)
【推荐2】电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示,利用这种装置可以把质量为
的弹体(包括金属杆
的质量)加速到
.若这种装置的轨道宽
,长为
,通过的电流为
,求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度大小和磁场力的最大功率.(轨道摩擦忽略不计)
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(0.65)
名校
【推荐3】轨道炮是一种正在发展中的电磁投射装置,目前能将质量10 kg的弹丸加速到时速9000 km,射程可达200 km以上.除军事外,轨道炮在航天、可控核聚变等领域也有一定的应用前景.它的基本结构如图所示.两根长直金属导轨平行放置,投射物通常为金属弹丸,可视为一段导体,两端分别与两根导轨接触.现将开关K闭合,两根导轨与投射物组成闭合回路,回路中有很大的电流通过.
(1)指出投射物上某点P处的磁感应强度B的方向;
(2)简述轨道炮投射物体的物理原理;
(3)实际设计制造轨道炮装置时可能会遇到哪些技术问题?
(1)指出投射物上某点P处的磁感应强度B的方向;
(2)简述轨道炮投射物体的物理原理;
(3)实际设计制造轨道炮装置时可能会遇到哪些技术问题?
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