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近期《科學》中文版某文章介紹了一種新技術——航天飛纜，航天飛纜是用柔性纜索將兩個物體連接起來在太空飛行的系統.飛纜系統在太空飛行中能為自身提供電能和拖曳力，它還能清理“太空垃圾”等，從1967年至1999年的17次試驗中，飛纜系統試驗已獲得部分成功，該系統的工作原理可用物理學的基本定律來解釋.

圖12-22

圖12-2-2所示為飛纜系統的簡化模型示意圖，圖中兩個物體P、Q的質量分別為m_P、m_Q,柔性金屬纜索長為l，外有絕緣層，系統在近地軌道做圓周運動，運動過程中Q距地面高為h，設纜索總保持指向地心，P的速度為v_P.已知地球半徑為R，地面重力加速度為g.

（1）飛纜系統在地磁場中運動，地磁場在纜索所在處的磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面向外，設纜索中無電流，問纜索P、Q哪端電勢高？此問中可認為纜索各處的速度均近似等于v_P,求P、Q兩端的電勢差；

（2）設纜索的電阻為R₁，如果纜索兩端物體P、Q通過周圍的電離層放電形成電流，相應的電阻為R₂，求纜索所受的安培力；

（3）求纜索對Q的拉力F_Q.

近期《科學》中文版的文章介紹了一種新技術——航天飛纜，航天飛纜是用柔性纜索將兩個物體連接起來在太空飛行的系統。飛纜系統在太空飛行中能為自身提供電能和拖曳力，它還能清理“太空垃圾”等。從1967年至1999年的17次試驗中，飛纜系統試驗已獲得部分成功。該系統的工作原理可用物理學的基本定律來解釋。如圖為飛纜系統的簡化模型示意圖，圖中兩個物體P、Q的質量分別為m_p、m_Q，柔性金屬纜索長為l，外有絕緣層，系統在近地軌道作圓周運動，運動過程中Q距地面高為h，設纜索總保持指向地心，P的速度為v_p。已知地球半徑為R，地面的重力加速度為g。

(1)飛纜系統在地磁場中運動，地磁場在纜索所在處的磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面向外。設纜索中無電流，問纜索P、Q哪端電勢高?此問中可認為纜索各處的速度均近似等于v_p，求P、Q兩端的電勢差；

(2)設纜索的電阻為R₁，如果纜索兩端物體P、Q通過周圍的電離層放電形成電流，相應的電阻為R₂，求纜索所受的安培力多大；

(3)求纜索對Q的拉力F_Q。

近期《科學》中文版的文章介紹了一種新技術——航天飛纜,航天飛纜是用柔性纜索將兩個物體連接起來在太空飛行的系統.飛纜系統在太空飛行中能為自身提供電能和拖曳力,它還能清理“太空垃圾”等.從1967年至1999年的17次試驗中,飛纜系統試驗已獲得部分成功.該系統的工作原理可用物理學的基本定律來解釋.?

圖15為飛纜系統的簡化模型示意圖,圖中兩個物體P、Q的質量分別為m_P、m_Q,柔性金屬纜索長為l,外有絕緣層,系統在近地軌道做圓周運動,運動過程中Q距地面高為h.設纜索總保持指向地心,P的速度為v_P.已知地球半徑為R,地面的重力加速度為g.

圖15

(1)飛纜系統在地磁場中運動,地磁場在纜索所在處的磁感應強度大小為B,方向垂直于紙面向外.設纜索中無電流,問纜索P、Q哪端電勢高?此問中可認為纜索各處的速度均近似等于v_P,求P、Q兩端的電勢差;

(2)設纜索的電阻為R₁,如果纜索兩端物體P、Q通過周圍的電離層放電形成電流,相應的電阻為R₂,求纜索所受的安培力多大;

(3)求纜索對Q的拉力F_Q.

近期《科學》中文版的文章介紹了一種新技術--航天飛纜，航天飛纜是用柔性纜索將兩個物體連接起來在太空飛行的系統。飛纜系統在太空飛行中能為自身提供電能和拖曳力，它還能清理"太空垃圾"等。從1967年至1999年17次試驗中，飛纜系統試驗已獲得部分成功。該系統的工作原理可用物理學的基本定律來解釋。

下圖為飛纜系統的簡化模型示意圖，圖中兩個物體P，Q的質量分別為m_P、m_Q，柔性金屬纜索長為l，外有絕緣層，系統在近地軌道作圓周運動，運動過程中Q距地面高為h。設纜索總保持指向地心，P的速度為v_P。已知地球半徑為R，地面的重力加速度為g。

（1）飛纜系統在地磁場中運動，地磁場在纜索所在處的磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面向外。設纜索中無電流，問纜索P、Q哪端電勢高？此問中可認為纜索各處的速度均近似等于v_P，求P、Q兩端的電勢差；

（2）設纜索的電阻為R₁，如果纜索兩端物體P、Q通過周圍的電離層放電形成電流，相應的電阻為R₂，求纜索所受的安培力多大；

（3）求纜索對Q的拉力F_Q。

近期《科學》中文版的文章介紹了一種新技術——航天飛纜,航天飛纜是用柔性纜索將兩個物體連接起來在太空飛行的系統.飛纜系統在太空飛行中能為自身提供電能和拖曳力,它還能清理“太空垃圾”等.從1967年至1999年的17次試驗中,飛纜系統試驗已獲得部分成功.該系統的工作原理可用物理學的基本定律來解釋.?

圖15

圖15為飛纜系統的簡化模型示意圖,圖中兩個物體P、Q的質量分別為m_P、m_Q,柔性金屬纜索長為l,外有絕緣層,系統在近地軌道做圓周運動,運動過程中Q距地面高為h.設纜索總保持指向地心,P的速度為v_P.已知地球半徑為R,地面的重力加速度為g.

(1)飛纜系統在地磁場中運動,地磁場在纜索所在處的磁感應強度大小為B,方向垂直于紙面向外.設纜索中無電流,問纜索P、Q哪端電勢高?此問中可認為纜索各處的速度均近似等于v_P,求P、Q兩端的電勢差;

(2)設纜索的電阻為R₁,如果纜索兩端物體P、Q通過周圍的電離層放電形成電流,相應的電阻為R₂,求纜索所受的安培力多大;

(3)求纜索對Q的拉力F_Q.