揭秘航母電磁彈射配套練習(xí)

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1、《揭秘航母電磁彈射》配套練習(xí)1．為了提高航空母艦上飛機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)起飛的架次，人們正在研制一種電磁彈射裝置，它的基本原理如圖所示，待彈射的飛機(jī)掛在導(dǎo)體棒上，導(dǎo)體棒放置在處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩條平行導(dǎo)軌上，給導(dǎo)軌通以很大的電流，使飛機(jī)和導(dǎo)體棒作為一個(gè)載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)力的作用下，沿導(dǎo)軌作加速運(yùn)動(dòng)，從而將飛機(jī)以某一速度彈射出去。關(guān)于這種彈射裝置以下說法中正確的是（）（1）導(dǎo)體棒中的電流方向是M→N（2）導(dǎo)體棒中的電流方向是N→M（3）可以通過改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小來改變飛機(jī)彈射出時(shí)的速度（4）如果要提高飛機(jī)的彈射速度，可以增大導(dǎo)軌中的電流．A．（1）（4）B．（2）（3）（4）C．（1

2、）（3）（4）D．（2）（4）2．世界最強(qiáng)核航母美國福特號(hào)于2013年11月12日04時(shí)成功下水．該航母采用了艦載機(jī)電磁彈射系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電源、強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置、導(dǎo)軌等．該系統(tǒng)可簡化為如圖所示．艦載機(jī)可在兩平行軌道之間無摩擦滑動(dòng)，電流I從一條軌道流入，通過艦載機(jī)從另一條軌道流出（儲(chǔ)能裝置可以保證艦載機(jī)起飛過程中此電流恒定不變）；同時(shí)該電流I通過一電磁裝置產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過軌道所在的平面（圖中未畫出），磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與電流強(qiáng)度I成正比。若不考慮阻力，在安培力作用下艦載機(jī)從軌道一端由靜止勻加速滑行L后，以速度v離開軌道，實(shí)現(xiàn)彈射起飛。關(guān)于艦載機(jī)起飛過程以下說法正確的是（）A

3、．若遇緊急情況使L減為原來一半，艦載機(jī)仍以速度v彈射出，則電流I應(yīng)變?yōu)樵瓉?倍B．若遇緊急情況使每架艦載機(jī)起飛時(shí)間減為原來一半，艦載機(jī)仍要以速度v彈射出，則電流I應(yīng)變?yōu)樵瓉?倍C．若載彈后艦載機(jī)的總質(zhì)量為原來2倍，仍要以速度v彈射起飛，則電流I至少應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?倍D．若考慮阻力因素，其他條件不變時(shí)，艦載機(jī)在航母上起飛的速度小于v3．2012年我們中國有了自己的航空母艦“遼寧號(hào)”，航空母艦上艦載機(jī)的起飛問題一直備受關(guān)注．某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)通過查閱資料對(duì)艦載機(jī)的起飛進(jìn)行了模擬設(shè)計(jì)．如圖，艦載機(jī)總質(zhì)量為m，發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為P，在水平軌道運(yùn)行階段所受阻力恒為f．艦載機(jī)在A處以額定功

4、率啟動(dòng)，同時(shí)開啟電磁彈射系統(tǒng)，它能額外給艦載機(jī)提供水平向右、大小為F的恒定推力．經(jīng)歷時(shí)間t1，艦載機(jī)運(yùn)行至B處，速度達(dá)到v1，電磁彈射系統(tǒng)關(guān)閉．艦載機(jī)繼續(xù)以額定功率加速運(yùn)行至C處，經(jīng)歷的時(shí)間為t2，速度達(dá)到v2．此后，艦載機(jī)進(jìn)入傾斜曲面軌道，在D處離開航母起飛．請(qǐng)根據(jù)以上信息求解下列問題．（1）電磁彈射系統(tǒng)關(guān)閉的瞬間，艦載機(jī)的加速度．（2）水平軌道AC的長度．（3）若不啟用電磁彈射系統(tǒng)，艦載機(jī)在A處以額定功率啟動(dòng)，經(jīng)歷時(shí)間t到達(dá)C處，假設(shè)速度大小仍為v2，則艦載機(jī)的質(zhì)量應(yīng)比啟用電磁彈射系統(tǒng)時(shí)減少多少？（該問AC間距離用x表示．）4．質(zhì)量為m的飛機(jī)模型，在水平跑道上由靜止勻

5、加速起飛，假定起飛過程中受到的平均阻力恒為飛機(jī)所受重力的k倍，發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力恒為F，離開地面起飛時(shí)的速度為v，重力加速度為g。求：（1）飛機(jī)模型的起飛距離（離開地面前的運(yùn)動(dòng)距離）以及起飛過程中平均阻力的沖量；（2）若飛機(jī)起飛利用電磁彈射技術(shù)，將大大縮短起飛距離。圖甲為電磁彈射裝置的原理簡化示意圖，與飛機(jī)連接的金屬塊（圖中未畫出）可以沿兩根相互靠近且平行的導(dǎo)軌無摩擦滑動(dòng)。使用前先給電容為C的大容量電容器充電，彈射飛機(jī)時(shí)，電容器釋放儲(chǔ)存電能所產(chǎn)生的強(qiáng)大電流從一根導(dǎo)軌流入，經(jīng)過金屬塊，再從另一根導(dǎo)軌流出；導(dǎo)軌中的強(qiáng)大電流形成的磁場(chǎng)使金屬塊受磁場(chǎng)力而加速，從而推動(dòng)飛機(jī)起飛。①在圖乙

6、中畫出電源向電容器充電過程中電容器兩極板間電壓u與極板上所帶電荷量q的圖象，在此基礎(chǔ)上求電容器充電電壓為U0時(shí)儲(chǔ)存的電能；②當(dāng)電容器充電電壓為Um時(shí)彈射上述飛機(jī)模型，在電磁彈射裝置與飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)工作的情況下，可使起飛距離縮短為x。若金屬塊推動(dòng)飛機(jī)所做的功與電容器釋放電能的比值為η，飛機(jī)發(fā)動(dòng)的牽引力F及受到的平均阻力不變。求完成此次彈射后電容器剩余的電能。uOq乙《揭秘航母電磁彈射》配套練習(xí)答案【第1題】C【第2題】ABD【第3題】P（1）根據(jù)功率表達(dá)式可得F=1v1由牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律Ffma-=1Pf得a=-vmm1（2）艦載機(jī)在A處以額定功率啟動(dòng)，同時(shí)開啟電磁彈射系統(tǒng)

7、，它能額外給艦載機(jī)提供水平向右、大小為F的恒定推力。經(jīng)歷時(shí)間t1，艦載機(jī)運(yùn)行至B處，速度達(dá)到v1，由動(dòng)能定理得：12PtFxfx+-=mv11112接下來電磁彈射系統(tǒng)關(guān)閉，艦載機(jī)繼續(xù)以額定功率加速運(yùn)行至C處，經(jīng)歷的時(shí)間為t2，速度1122達(dá)到v2。同理得Ptfx-=mv-mv222122艦載機(jī)總位移ACxx=+12121212mvPt-Pt+mv-mv11212222聯(lián)立各式得AC=+Ff-f12（3）全過程，根據(jù)動(dòng)能定理有Ptfx-=mv1222(pt?fx)應(yīng)減少的質(zhì)量??mmm?得?mm??12v2【第4題】222vmv