航空母艦上的彈射器能將質(zhì)量為M的飛機(jī)在極短的時(shí)間內(nèi)加速到起飛速度v0，起飛前飛機(jī)緊貼在彈射滑塊上，當(dāng)彈射滑塊與飛機(jī)一起速度達(dá)到v0時(shí)飛機(jī)被放飛（如圖1）。某型彈射器利用超級(jí)電容的大電流放電使動(dòng)力桿獲得動(dòng)力，動(dòng)力桿與彈射滑塊為一整體，其工作原理可用圖2加以說(shuō)明：光滑導(dǎo)軌AG、BH相距為L(zhǎng)，在C、D處各被一小段正對(duì)絕緣材料隔開(kāi)，金屬部分導(dǎo)軌電阻不計(jì)，左端接有電動(dòng)勢(shì)為E的電源、單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1和電容量為C的超級(jí)電容；右端接有單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2和穩(wěn)定輸出電流I0的恒流源。整個(gè)裝置處于豎直向下磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。開(kāi)始時(shí)動(dòng)力桿a（連帶滑塊質(zhì)量為m）靜止于AB處，質(zhì)量為4m的阻尼桿b置于貼近CD的右側(cè)；S1置于“1”處，S2置于“3”處；當(dāng)電源給超級(jí)電容器C充滿電后，將S1撥到“2”電容器放電，動(dòng)力桿驅(qū)動(dòng)飛機(jī)向右運(yùn)動(dòng)，到達(dá)CD時(shí)速度剛好為v0飛機(jī)被放飛，接著a和b相碰兩者合二為一成為一“雙棒”整體，該“雙棒”向右運(yùn)動(dòng)到EF（圖中未畫(huà)出）后停止，為了使a、b復(fù)位，把S2打到“4”利用恒流源將其推回。已知a、b棒的接入電阻相同即Ra=Rb=R，試求：
（1）將S1撥到“2”瞬間，飛機(jī)的加速度；
（2）飛機(jī)被彈射時(shí)電容器兩端的電壓U；
（3）在使“雙棒”返回到CD過(guò)程中，恒流源輸出的能量E0為多少。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：38引用：1難度：0.3
相似題
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1．如圖所示，固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長(zhǎng)度也為l、電阻均為R，兩棒與導(dǎo)軌始終接觸良好。MN兩端通過(guò)開(kāi)關(guān)S與電阻為R的單匝金屬線圈相連，線圈內(nèi)存在豎直向下均勻增加的磁場(chǎng)，磁通量變化率為常量k。圖中虛線右側(cè)有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．PQ的質(zhì)量為m,金屬導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)、電阻忽略不計(jì)。
（1）閉合S，若使PQ保持靜止，需在其上加多大的水平恒力F，并指出其方向；
（2）斷開(kāi)S，PQ在上述恒力作用下，由靜止開(kāi)始到速度大小為v的加速過(guò)程中流過(guò)PQ的電荷量為q,求該過(guò)程安培力做的功W。發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：3147引用：16難度：0.5 -
2．如圖所示，足夠長(zhǎng)的U形光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面呈θ角，其中MN與PQ平行且間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．金屬棒ab由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好，ab棒在MN與PQ之間部分的電阻為R，當(dāng)ab棒沿導(dǎo)軌下滑的距離為x時(shí)，棒的速度大小為v.則在這一過(guò)程中（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：78引用：3難度：0.7 -
3．2022年6月，我國(guó)首艘完全自主設(shè)計(jì)建造的航母“福建艦”下水亮相，除了引人注目的電磁彈射系統(tǒng)外，電磁阻攔索也是航母的“核心戰(zhàn)斗力”之一，其原理是利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生的阻力快速安全地降低艦載機(jī)著艦的速度。如圖所示為電磁阻攔系統(tǒng)的簡(jiǎn)化原理：艦載機(jī)著艦時(shí)關(guān)閉動(dòng)力系統(tǒng)，通過(guò)絕緣阻攔索拉住軌道上的一根金屬棒ab,金屬棒ab瞬間與艦載機(jī)共速并與之一起在磁場(chǎng)中減速滑行至停下。已知艦載機(jī)質(zhì)量為M，金屬棒質(zhì)量為m,接入導(dǎo)軌間電阻為r,兩者以共同速度為v0進(jìn)入磁場(chǎng)。軌道端點(diǎn)MP間電阻為R，不計(jì)其它電阻。平行導(dǎo)軌MN與PQ間距L，軌道間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。除安培力外艦載機(jī)系統(tǒng)所受其它阻力均不計(jì)。求：
（1）艦載機(jī)和金屬棒一起運(yùn)動(dòng)的最大加速度a；
（2）艦載機(jī)減速過(guò)程中金屬棒ab中產(chǎn)生的焦耳熱Qab；
（3）艦載機(jī)減速過(guò)程通過(guò)的位移x的大小。發(fā)布：2024/12/29 23:0:1組卷：210引用：4難度：0.4