《揭秘航母电磁弹射》配套练习

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1、《揭秘航母电磁弹射》配套练习1．为了提高航空母舰上飞机在单位时间内起飞的架次，人们正在研制一种电磁弹射装置，它的基本原理如图所示，待弹射的飞机挂在导体棒上，导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行导轨上，给导轨通以很大的电流，使飞机和导体棒作为一个载流导体在磁场力的作用下，沿导轨作加速运动，从而将飞机以某一速度弹射出去。关于这种弹射装置以下说法中正确的是（）（1）导体棒中的电流方向是M→N（2）导体棒中的电流方向是N→M（3）可以通过改变磁感应强度的大小来改变飞机弹射出时的速度（4）如果要提高飞机的弹射速度，可以增大导轨中的电流．A．（1）（4）B．（2）（3）（4）C．（1）（3）（4）

2、D．（2）（4）2．世界最强核航母美国福特号于2013年11月12日04时成功下水．该航母采用了舰载机电磁弹射系统，该系统包括电源、强迫储能装置、导轨等．该系统可简化为如图所示．舰载机可在两平行轨道之间无摩擦滑动，电流I从一条轨道流入，通过舰载机从另一条轨道流出（储能装置可以保证舰载机起飞过程中此电流恒定不变）；同时该电流I通过一电磁装置产生的匀强磁场垂直穿过轨道所在的平面（图中未画出），磁感应强度大小与电流强度I成正比。若不考虑阻力，在安培力作用下舰载机从轨道一端由静止匀加速滑行L后，以速度v离开轨道，实现弹射起飞。关于舰载机起飞过程以下说法正确的是（）A．若遇紧急情况使L减为原来一

3、半，舰载机仍以速度v弹射出，则电流I应变为原来2倍B．若遇紧急情况使每架舰载机起飞时间减为原来一半，舰载机仍要以速度v弹射出，则电流I应变为原来2倍C．若载弹后舰载机的总质量为原来2倍，仍要以速度v弹射起飞，则电流I至少应变为原来的2倍D．若考虑阻力因素，其他条件不变时，舰载机在航母上起飞的速度小于v3．2012年我们中国有了自己的航空母舰“辽宁号”，航空母舰上舰载机的起飞问题一直备受关注．某学习小组的同学通过查阅资料对舰载机的起飞进行了模拟设计．如图，舰载机总质量为m，发动机额定功率为P，在水平轨道运行阶段所受阻力恒为f．舰载机在A处以额定功率启动，同时开启电磁弹射系统，它能额外给舰

4、载机提供水平向右、大小为F的恒定推力．经历时间t1，舰载机运行至B处，速度达到v1，电磁弹射系统关闭．舰载机继续以额定功率加速运行至C处，经历的时间为t2，速度达到v2．此后，舰载机进入倾斜曲面轨道，在D处离开航母起飞．请根据以上信息求解下列问题．（1）电磁弹射系统关闭的瞬间，舰载机的加速度．（2）水平轨道AC的长度．（3）若不启用电磁弹射系统，舰载机在A处以额定功率启动，经历时间t到达C处，假设速度大小仍为v2，则舰载机的质量应比启用电磁弹射系统时减少多少？（该问AC间距离用x表示．）4．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恒为飞机所受重力的

5、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。求：（1）飞机模型的起飞距离（离开地面前的运动距离）以及起飞过程中平均阻力的冲量；（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，弹射飞机时，电容器释放储存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磁场力而加速，从而推动飞机起飞。①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

6、图象，在此基础上求电容器充电电压为U0时储存的电能；②当电容器充电电压为Um时弹射上述飞机模型，在电磁弹射装置与飞机发动机同时工作的情况下，可使起飞距离缩短为x。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，飞机发动的牵引力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。uOq乙《揭秘航母电磁弹射》配套练习答案【第1题】C【第2题】ABD【第3题】P（1）根据功率表达式可得F=1v1由牛顿第二运动定律Ffma-=1Pf得a=-vmm1（2）舰载机在A处以额定功率启动，同时开启电磁弹射系统，它能额外给舰载机提供水平向右、大小为F的恒定推力。经历时间t1，舰载机运行至B处，

7、速度达到v1，由动能定理得：12PtFxfx+-=mv11112接下来电磁弹射系统关闭，舰载机继续以额定功率加速运行至C处，经历的时间为t2，速度1122达到v2。同理得Ptfx-=mv-mv222122舰载机总位移ACxx=+12121212mvPt-Pt+mv-mv11212222联立各式得AC=+Ff-f12（3）全过程，根据动能定理有Ptfx-=mv1222(ptfx)应减少的质量mmm得mm12v2【第4题】222vmv