【題目】為了降低潛艇噪音,提高其前進(jìn)速度,可用電磁推進(jìn)器替代螺旋槳.潛艇下方有左、右兩組推進(jìn)器,每組由6個相同的、用絕緣材料制成的直線通道推進(jìn)器構(gòu)成,其原理示意圖如圖所示.在直線通道內(nèi)充滿電阻率ρ=0.2Ωm的海水,通道中a×b×c=0.3m×0.4m×0.3m的空間內(nèi),存在由超導(dǎo)線圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B=6.4T、方向垂直通道側(cè)面向外.磁場區(qū)域上、下方各有a×b=0.3m×0.4m的金屬板M、N,當(dāng)其與推進(jìn)器專用直流電源相連后,在兩板之間的海水中產(chǎn)生了從N到M、大小恒為I=1.0×103 A的電流,設(shè)該電流只存在于磁場區(qū)域.不計電源內(nèi)阻及導(dǎo)線電阻,海水密度ρm≈1.0×103kg/m3.
(1)求一個直線通道推進(jìn)器內(nèi)磁場對通電海水的作用力大小,并判斷其方向;
(2)當(dāng)潛艇以恒定速度v0=30 m/s前進(jìn)時,海水在出口處相對于推進(jìn)器的速度v=34 m/s,專用直流電源所提供的電功率可分為三部分:12個推進(jìn)器的牽引功率P1、12個推進(jìn)器中海水的電熱功率P2、12個推進(jìn)器單位時間內(nèi)海水動能的增加值P3(提示:Δt時間內(nèi)每個推進(jìn)器噴出海水的質(zhì)量可表示為m=ρmbc(v-v0)Δt,計算海水動能時對應(yīng)的速率要用相對于地面的速率).求出這三個相應(yīng)功率的大。
【答案】(1) 1.92×103 N, 磁場對海水作用力方向向右 (2) P1=6.9×105 W;P2=6.0×106 W;P3=4.6×104 W
【解析】
(1)將通電海水看成導(dǎo)線,所受磁場力F=IBc
代入數(shù)據(jù)得:
F=1.0×103×6.4×0.3 N=1.92×103 N
用左手定則判斷可知,磁場對海水作用力方向向右(或與海水出口方向相同).
(2)電源提供的電功率中的
第一部分:牽引功率
P1=F牽v0
根據(jù)牛頓第三定律:
F牽=12IBc
當(dāng)v0=30 m/s時,代入數(shù)據(jù)得:
P1=F牽v0=12×1.92×103×30 W=6.9×105 W
第二部分:海水的電熱功率,對單個直線推進(jìn)器,根據(jù)電阻定律:
R=ρ
代入數(shù)據(jù)得:
R=0.2×Ω=0.5 Ω
由熱功率公式,P=I2R
代入數(shù)據(jù)得:
P單=5.0×105 W
P2=12×5.0×105 W=6.0×106 W
第三部分:單位時間內(nèi)海水動能的增加值
設(shè)Δt時間內(nèi)噴出海水的質(zhì)量為m
P3=12×
考慮到海水的初動能為零
ΔEk=Ek=
m=ρmbcv水對地Δt
P3=12×==4.6×104 W.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,甲、乙兩電路中電源完全相同,相同材料的電阻絲A、B,長度分別是L和2L;直徑分別為d和2d,在兩電路中分別通過相同的電荷量q的過程中,下列判斷正確的是
A. A、B的電阻之比RA:RB=1:2 B. A、B的電流IA>IB
C. A、B的電壓UA>UB D. A、B產(chǎn)生的電熱QA=QB
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【題目】下列說法中,正確的是( )
A.根據(jù)可知,在勻強(qiáng)電場中任意兩點(diǎn)間的電勢差與這兩點(diǎn)間的距離成正比
B.靜電場中場強(qiáng)為零處,電勢不一定為零
C.導(dǎo)體的電阻率由導(dǎo)體材料、導(dǎo)體長度及導(dǎo)體橫截面積決定
D.導(dǎo)體B達(dá)到靜電平衡后內(nèi)部場強(qiáng)可以不為零
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【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組利用伏安法測定某電源的電動勢和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)原理如圖甲所示,實(shí)驗(yàn)器材有:
A.待測電源(電動勢約4V,內(nèi)阻較。
B.電壓表(量程0~5V,內(nèi)阻約6KΩ)
C.靈敏電流計(量程為0~3mA,內(nèi)阻r=99.5Ω)
D.定值電阻R0=4Ω
E.滑動變阻器R1(阻值為0~20Ω、0~100Ω兩種規(guī)格)
F.電阻箱R2(阻值為0~999.9Ω)
G.開關(guān),導(dǎo)線若干
(1)要把靈敏電流計改裝成量程為0~0.6A的電流表,電阻箱R2應(yīng)調(diào)到_____Ω;
(2)為便于實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié),滑動變阻器R1應(yīng)選______規(guī)格;
(3)根據(jù)圖甲,用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙連接成完整電路;
(4)電壓表與靈敏電流計對應(yīng)測量數(shù)據(jù)已在U-I圖中標(biāo)出,由圖象得到電源的電動勢E=______V、內(nèi)阻r=_______Ω(小數(shù)點(diǎn)后保留兩位數(shù)字)。
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【題目】下列說法正確的是
A.一定質(zhì)量的氣體,在體積不變時,分子每秒鐘與囂壁均碰次數(shù)隨著溫度降低而減少
B.晶體熔化時吸收熱量,分子平均動能一定增大
C.干濕泡溫度計的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度
D.外界對氣體做功時,其內(nèi)能一定會增大
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【題目】1960年第11屆國際計量大會通過了國際上通用的國際單位制(SI),其間規(guī)定了7個基本單位.在力學(xué)中,除米(m)、千克(kg)外,_____也是基本單位.在國際單位制中,力的單位牛頓可以表示為_____。
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【題目】(1)在“探究平拋運(yùn)動的運(yùn)動規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,可以描繪出小球平拋運(yùn)動的軌跡,實(shí)驗(yàn)簡要步驟如下:
A.讓小球多次從_____________位置滾下,記下小球碰到鉛筆筆尖的一系列位置.
B.按圖安裝好器材,注意__________________________,記下平拋初位置O點(diǎn)和過O點(diǎn)的豎直線.
C.取下白紙,以O(shè)為原點(diǎn),以豎直線為y軸建立坐標(biāo)系,用平滑曲線畫平拋運(yùn)動物體的軌跡.
完成上述步驟,將正確的答案填在橫線上.
利用描跡法描出小球的運(yùn)動軌跡,建立坐標(biāo)系,測出軌跡曲線上某一點(diǎn)的坐標(biāo)x和y,根據(jù)公式:x=________ 和y=________ ,就可求得 ,即為小球做平拋運(yùn)動的初速度.
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【題目】如圖所示為某種游戲裝置的示意圖,水平導(dǎo)軌MN和PQ分別與水平傳送帶左側(cè)和右側(cè)理想連接,豎直圓形軌道與PQ相切于Q。已知傳送帶長L=4.0m,且沿順時針方向以恒定速率v=3.0m/s勻速轉(zhuǎn)動。兩個質(zhì)量均為m的滑塊B、C靜止置于水平導(dǎo)軌MN上,它們之間有一處于原長的輕彈簧,且彈簧與B連接但不與C連接。另一質(zhì)量也為m的滑塊A以初速度v0沿B、C連線方向向B運(yùn)動,A與B碰撞后粘合在一起,碰撞時間極短。若C距離N足夠遠(yuǎn),滑塊C脫離彈簧后以速度vC=2.0m/s滑上傳送帶,并恰好停在Q點(diǎn)。已知滑塊C與傳送帶及PQ之間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.20,裝置其余部分均可視為光滑,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)PQ的距離和v0的大。
(2)已知豎直圓軌道半徑為0.55m,若要使C不脫離豎直圓軌道,求v0的范圍。
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【題目】如圖所示,水平方向的勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)為E,場區(qū)寬度為L,緊挨著電場的是垂直紙面向外的兩個勻強(qiáng)磁場區(qū)域,其磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B和2B,三個場的豎直方向均足夠長。一個質(zhì)量為m,電量為q的帶正電粒子,其重力不計,從電場的邊界MN上的a點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)電場加速后進(jìn)人磁場,穿過中間磁場所用的時間,進(jìn)入右邊磁場后能按某一路徑再返回到電場的邊界MN上的某一點(diǎn)b,途中虛線為場區(qū)的分界面。求:
(1)中間場區(qū)的寬度d;
(2)粒子從a點(diǎn)到b點(diǎn)所經(jīng)歷的時間t;
(3)當(dāng)粒子第n次返回電場的MN邊界時與出發(fā)點(diǎn)之間的距離Sn。
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