(12分)據(jù)報(bào)道,1992年7月,美國(guó)“阿特蘭蒂斯”號(hào)航天飛機(jī)進(jìn)行了一項(xiàng)衛(wèi)星懸繩發(fā)電實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)取得了部分成功.航天飛機(jī)在地球赤道上空離地面約3000 km處由東向西飛行,相對(duì)地面速度大約6.5×103 m/s,從航天飛機(jī)上向地心方向發(fā)射一顆衛(wèi)星,攜帶一根長(zhǎng)20 km,電阻為800Ω的金屬懸繩,使這根懸繩與地磁場(chǎng)垂直,做切割磁感線運(yùn)動(dòng).假定這一范圍內(nèi)的地磁場(chǎng)是均勻的.磁感應(yīng)強(qiáng)度為4×10-5T,且認(rèn)為懸繩上各點(diǎn)的切割速度和航天飛機(jī)的速度相同.根據(jù)理論設(shè)計(jì),通過電離層(由等離子體組成)的作用,懸繩可以產(chǎn)生約3 A的感應(yīng)電流,試求:
(1)金屬懸繩中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);
(2)懸繩兩端的電壓;
(3)航天飛機(jī)繞地球運(yùn)行一圈懸繩輸出的電能(已知地球半徑為6400 km)。
解析:將飛機(jī)下金屬懸繩切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)看作電源模型,當(dāng)它通過電離層放電可看作直流電路模型,如圖所示。
(1)金屬繩產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì):
E=Blv=4×10-5×20×103×6.5×103 V=5.2×103 V
(2)懸繩兩端電壓,即路端電壓可由閉合電路歐姆定律得:
U=E-Ir=5.2×103-3×800 V=2.8×103 V
(3)飛機(jī)繞地運(yùn)行一周所需時(shí)間
t==s=9.1×103 s
則飛機(jī)繞地運(yùn)行一圈輸出電能:E=UIt=2800×3×9.1×103 J=7.6×107 J
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(1)金屬懸繩中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);?
(2)懸繩兩端的電壓;?
(3)航天飛機(jī)繞地球運(yùn)行一圈懸繩輸出的電能(已知地球半徑為6.4×
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(1)金屬懸繩中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);
(2)懸繩兩端的電壓;
(3)航天飛機(jī)繞地球運(yùn)行一圈懸繩輸出的電能.(已知地球半徑為6 400 km)
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據(jù)報(bào)道,1992年7月,美國(guó)"阿特蘭蒂斯"號(hào)航天飛機(jī)進(jìn)行了一項(xiàng)衛(wèi)星懸繩發(fā)電實(shí)驗(yàn)取得部分成功.航天飛機(jī)在地球赤道上空離地面約3400km處由東向西飛行,從航天飛機(jī)上向地心方向發(fā)射一顆衛(wèi)星,攜帶一根長(zhǎng)20km,電阻為800W的金屬懸繩,使這根懸繩與地磁場(chǎng)垂直,做切割磁感線運(yùn)動(dòng),假定這一范圍內(nèi)的地磁場(chǎng)是均勻的,磁感應(yīng)強(qiáng)度約為,且認(rèn)為懸繩上各點(diǎn)的切割速度都與航天飛機(jī)的速度相同,根據(jù)理論設(shè)計(jì),通過電離層(由等離子體組成)的作用,懸繩可產(chǎn)生約3A的感應(yīng)電流,試求:
(1)航天飛機(jī)相對(duì)于地面的大約速度?(地表面重力加速度為,地球半徑為6400km)
(2)懸線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?
(3)懸線兩端的電壓?
(4)航天飛機(jī)繞地球運(yùn)行一周懸線輸出的電能?
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