预测到2025年，我国将成为第一个在航空母舰上用中压直流技术的电磁弹射器实现对飞机的精确控...

预测到2025年，我国将成为第一个在航空母舰上用中压直流技术的电磁弹射器实现对飞机的精确控制。其等效电路如图(俯视图)，直流电源电动势E=18 V，超级电容器的电容C=1 F。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距l = 0.4 m，电阻不计，磁感应强度大小B=2 T的匀强磁场垂直于导轨平面向外。质量m=0.16kg、R=0.2 Ω的金属棒MN垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。开关S先接1，使电容器完全充电，然后将S接至2，MN开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨。求：

(1)开关S接1使电容器完全充电，极板上的电量；

(2)MN由静止开始运动的加速度大小；

(3)MN达到最大速度。

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电磁弹射技术是一种新兴的直线推进技术，适宜于短行程发射大载荷，在军事、民用和工业领域具有广泛应用前景。我国已成功研制出用于航空母舰舰载机起飞的电磁弹射器。它由发电机、直线电机、强迫储能装置和控制系统等部分组成。

电磁弹射器可以简化为如图所示的装置以说明其基本原理。电源和一对足够长平行金属导轨M、N分别通过单刀双掷开关K与电容器相连。电源的电动势E=10V，内阻不计。两条足够长的导轨相距L=0.1m且水平放置，处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面且竖直向下，电容器的电容C=10F。现将一质量m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属滑块垂直放置于导轨的滑槽内，分别与两导轨良好接触。将开关K置于a使电容器充电，充电结束后，再将开关K置于b，金属滑块会在电磁力的驱动下运动，不计导轨和电路其他部分的电阻，且忽略金属滑块运动过程中的一切阻力，不计电容充放电过程中该装置向外辐射的电磁能量及导轨中电流产生的磁场对滑块的作用。

（1）在电容器放电过程中，金属滑块两端电压与电容器两极间电压始终相等。求在开关K置于b瞬间，金属滑块的加速度的大小a；

（2）求金属滑块最大速度v；

（3）a.电容器是一种储能装置，当电容两极间电压为U时，它所储存的电能A=CU2/2。求金属滑块在运动过程中产生的焦耳热Q；

b.金属滑块在运动时会产生反电动势，使金属滑块中大量定向运动的自由电子又受到一个阻力作用。请分析并计算在金属滑块运动过程中这个阻力所做的总功W。

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电磁弹射技术是一种新兴的直线推进技术，适宜于短行程发射大载荷，在军事、民用和工业领域具有广泛应用前景。我国已成功研制出用于航空母舰舰载机起飞的电磁弹射器。它由发电机、直线电机、强迫储能装置和控制系统等部分组成。

电磁弹射器可以简化为如图所示的装置以说明其基本原理。电源和一对足够长平行金属导轨M、N分别通过单刀双掷开关K与电容器相连。电源的电动势E=10V，内阻不计。两条足够长的导轨相距L=0.1m且水平放置，处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面且竖直向下，电容器的电容C=10F。现将一质量m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属滑块垂直放置于导轨的滑槽内，分别与两导轨良好接触。将开关K置于a使电容器充电，充电结束后，再将开关K置于b，金属滑块会在电磁力的驱动下运动，不计导轨和电路其他部分的电阻，且忽略金属滑块运动过程中的一切阻力，不计电容充放电过程中该装置向外辐射的电磁能量及导轨中电流产生的磁场对滑块的作用。

（1）在电容器放电过程中，金属滑块两端电压与电容器两极间电压始终相等。求在开关K置于b瞬间，金属滑块的加速度的大小a；

（2）求金属滑块最大速度v；

（3）a.电容器是一种储能装置，当电容两极间电压为U时，它所储存的电能A=CU2/2。求金属滑块在运动过程中产生的焦耳热Q；

b.金属滑块在运动时会产生反电动势，使金属滑块中大量定向运动的自由电子又受到一个阻力作用。请分析并计算在金属滑块运动过程中这个阻力所做的总功W。

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航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的.电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈端点的金属环被弹射出去.现在在固定线圈左侧同一位置，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，电阻率ρ铜<ρ铝.则合上开关S的瞬间（　　　 ）

A. 电池正负极调换后，金属环不能向左弹射

B. 从左侧看环中感应电流沿顺时针方向

C. 若将铜环放置在线圈右方，环将向左运动

D. 铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力

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航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的.电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈端点的金属环被弹射出去.现在在固定线圈左侧同一位置，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，电阻率ρ铜<ρ铝.则合上开关S的瞬间（　　　 ）

A. 电池正负极调换后，金属环不能向左弹射

B. 从左侧看环中感应电流沿顺时针方向

C. 若将铜环放置在线圈右方，环将向左运动

D. 铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力

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（2018·浙江镇海中学高三第一学期选考模拟）随着科技的发展，我国未来的航空母舰上将安装电磁弹射器以缩短飞机的起飞距离，如图所示，航空母舰的水平跑道总长L＝180 m，其中电磁弹射区的长度为L1＝80 m，在该区域安装有直线电机，该电机可从头至尾提供一个恒定的牵引力F牵。一架质量为m＝2.0×104 kg的飞机，其喷气式发动机可以提供恒定的推力F推＝1.2×105 N。假设飞机在航母上的阻力恒为飞机重力的0.2倍。已知飞机可看作质量恒定的质点，离舰起飞速度v＝40 m/s，航空母舰处于静止状态，（取g＝10 m/s2）求：

（1）飞机在后一阶段的加速度大小；

（2）飞机在电磁弹射区末的速度大小；

（3）电磁弹射器的牵引力F牵的大小。

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（2018·浙江镇海中学高三第一学期选考模拟）随着科技的发展，我国未来的航空母舰上将安装电磁弹射器以缩短飞机的起飞距离，如图所示，航空母舰的水平跑道总长L＝180 m，其中电磁弹射区的长度为L1＝80 m，在该区域安装有直线电机，该电机可从头至尾提供一个恒定的牵引力F牵。一架质量为m＝2.0×104 kg的飞机，其喷气式发动机可以提供恒定的推力F推＝1.2×105 N。假设飞机在航母上的阻力恒为飞机重力的0.2倍。已知飞机可看作质量恒定的质点，离舰起飞速度v＝40 m/s，航空母舰处于静止状态，（取g＝10 m/s2）求：

（1）飞机在后一阶段的加速度大小；

（2）飞机在电磁弹射区末的速度大小；

（3）电磁弹射器的牵引力F牵的大小。

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随着科技发展，未来的航空母舰上将安装电磁弹射器以缩短飞机的起飞距离。如图所示，航空母舰的水平跑道总长L=180m，其中电磁弹射器是一种长度为L1=120m的直线电机，该电机可从头至尾提供一个恒定的牵引力F牵，一架质量为m=2.0×104kg的飞机，其喷气式发动机可以提供恒定的推力F推=1.2×105N。飞机在起飞过程受到平均阻力为飞机重力的 0.2倍.可将飞机看做质量恒定的质点，离舰起飞速度v=120m/s，假设航母始终处于静止状态。g取 10m/s2,求：

（1）飞机在离开电磁弹射区到起飞前的这一阶段的加速度的大小；

（2）飞机在电磁弹射区电磁弹射器的牵引力 F牵的大小。

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飞机若仅依靠自身喷气式发动机推力起飞需要较长的跑道，某同学设计在航空母舰上安装电磁弹射器以缩短飞机起飞距离，他的设计思想如下：如图所示，航空母舰的水平跑道总长，其中电磁弹射器是一种长度为的直线电机，这种直线电机从头至尾可以提供一个恒定的牵引力。一架质量为的飞机，其喷气式发动机可以提供恒定的推力。考虑到飞机在起飞过程中受到的阻力与速度大小有关，假设在电磁弹射阶段的平均阻力为飞机重力的0.05倍，在后一阶段的平均阻力为飞机重力的0.2倍。飞机离舰起飞的速度，航母处于静止状态，飞机可视为质量恒定的质点。请你求出（计算结果均保留两位有效数字）。

（1）飞机在后一阶段的加速度大小；

（2）电磁弹射器的牵引力的大小；

（3）电磁弹射器输出效率可以达到，则每弹射这样一架飞机电磁弹射器需要消耗多少能量。

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飞机若仅依靠自身喷气式发动机推力起飞需要较长的跑道，某同学设计在航空母舰上安装电磁弹射器以缩短飞机起飞距离，他的设计思想如下：如图所示，航空母舰的水平跑道总长l=180m，其中电磁弹射器是一种长度为l1=120m的直线电机，这种直线电机从头至尾可以提供一个恒定的牵引力F牵。一架质量为m=2．0×104kg的飞机，其喷气式发动机可以提供恒定的推力F推=1．2×105N。考虑到飞机在起飞过程中受到的阻力与速度大小有关，假设在电磁弹射阶段的平均阻力为飞机重力的0．05倍，在后一阶段的平均阻力为飞机重力的0．2倍。飞机离舰起飞的速度v=100m/s，航母处于静止状态，飞机可视为质量恒定的质点。请计算（计算结果保留两位有效数字）

（1）飞机在后一阶段的加速度大小；

（2）电磁弹射器的牵引力F牵的大小；

（3）电磁弹射器输出效率可以达到80％，则每弹射这样一架飞机电磁弹射器需要消耗多少能量。

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