Question

【題目】電磁彈射就是采用電磁的能量來推動被彈射的物體向外運(yùn)動，電磁彈射的主要應(yīng)用范 圍是大載荷的短程加速，在軍事上比較典型的是航空母艦上的艦載飛機(jī)起飛彈射。如圖甲為艦載機(jī)起飛示意圖，艦載機(jī)在自身推力和磁懸浮電磁彈射車水平推力的作用下達(dá)到起飛速度。電磁彈射軌道可簡化為圖乙所示放在水平面上的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間充滿豎直向上的勻強(qiáng)磁場，電流通過磁懸浮電磁彈射車時(shí)在安培力作用下推動艦載機(jī)加速運(yùn)動。已知某艦載機(jī)質(zhì)量m=3.0104kg，發(fā)動機(jī)提供的推力為3.0105N (設(shè)推力保持不變)，艦載機(jī)運(yùn)動時(shí)所受阻力恒為艦載機(jī)重的0.1倍，無電磁彈射系統(tǒng)時(shí)艦載機(jī)滑行200m達(dá)到起飛速度。當(dāng)加裝電磁彈射系統(tǒng)后，電磁軌道間距d=2m，勻強(qiáng)磁場磁感強(qiáng)度B=10T，航空母艦提供 給電磁彈射系統(tǒng)的電流I=4.5103A，不計(jì)磁懸浮電磁彈射車的質(zhì)量和其它能量損耗，g取10m/s2。求：

(1)電磁彈射系統(tǒng)使艦載機(jī)增加了多大的動力？

(2)使用電磁彈射裝置后該艦載機(jī)滑行多遠(yuǎn)就能達(dá)到起飛速度？

Answer 1

【答案】(1)(2)150m

【解析】

(1)艦載機(jī)受到的安培力大小為：

；

(2)在無電磁彈射系統(tǒng)時(shí)，運(yùn)動過程中受到推力和阻力，根據(jù)動能定理可得：

在電磁彈射系統(tǒng)時(shí)，運(yùn)動過程中受到推力，安培力和阻力，根據(jù)動能定理可得：

，

其中：

，

聯(lián)立解得：

。