为了降低潜艇噪音,提高其前进速度,可用电磁推进器替代螺旋桨。潜艇下方有左、右两组推进器,每组由6个相同的用绝缘材料制成的直线通道推进器构成,其原理示意图如下。在直
◎ 题目
为了降低潜艇噪音,提高其前进速度,可用电磁推进器替代螺旋桨。潜艇下方有左、右两组推进器,每组由6个相同的用绝缘材料制成的直线通道推进器构成,其原理示意图如下。在直线通道内充满电阻率ρ=0.2Ω?m的海水,通道中a×b×c=0.3m×0.4m×0.3m的空间内,存在由超导线圈产生的匀强磁场,其磁感应强度B=6.4T、方向垂直通道侧面向外。磁场区域上、下方各有a×b=0.3mx0.4m的金属板M、N,当其与推进器专用直流电源相连后,在两板之间的海水中产生了从N到M,大小恒为I=1.0×103A的电流,设电流只存在于磁场区域。不计电源内阻及导线电阻,海水密度ρ=1.0×103kg/m3。 (1)求一个直线通道推进器内磁场对通电海水的作用力大小,并判断其方向。 (2)在不改变潜艇结构的前提下,简述潜艇如何转弯?如何倒车? (3)当潜艇以恒定速度v0=30m/s前进时,海水在出口处相对于推进器的速度v=34m/s,思考专用直流电源所提供的电功率如何分配,求出相应功率的大小。 |
◎ 答案
(1) 用左手定则判断磁场对海水作用力方向向右(或与海水出口方向相同) (2)根据受力情况,通过开启、关闭推进器实现“转弯”,通过改变磁场力的方向实现“倒车”。 (3)4.6104W |
◎ 解析
【解题思路】(1)海水作为通电直导线,长度为c,根据安培力公式F=BIL求解。 (2)根据受力情况,通过开启、关闭推进器实现“转弯”,通过改变磁场力的方向实现“倒车”。 (3)功率分为三部分:牵引力功率,由题意可得船受到的牵引力,由功率公式可求得牵引力的功率。热功率,电流流过导体必产生焦耳热,根据焦耳热公式,可求热功率。功率的第三部分是单位时间内海水动能的增加量,建立物理模型,设时间内喷出海水的质量为m,求出m质量的海水在时间内的动能增量,根据公式,可求解功率。 (1)将通电海水看成导线,所受磁场力: F=IBL,代入数据得:F=IBc= 用左手定则判断磁场对海水作用力方向向右(或与海水出口方向相同) (2)考虑到潜艇下方有左、右2组推进器,可以开启或关闭不同个数的左、右两侧的直线通道推进器,实施转弯。改变电流方向,或者磁场方向,可以改变海水所受磁场力的方向,根据牛顿第三定律,使潜艇“倒车”。 (3)电源提供的电功率中的第一部分:牵引功率 ,根据牛顿第三定律:=12IBL 当时,代入数据得: 第二部分:海水的焦耳热功率 对单个直线推进器,根据电阻定律: 代入数据得: 由热功率公式, 代入数据得: 第三部分:单位时间内海水动能的增加值 设时间内喷出海水的质量为m, 考虑到海水的初动能为零, m= =12=4.6104W 【考点定位】本题考查的是带点粒子在磁场中的运动、电功率、热功率等知识,考查电磁感应及安培力在生产生活中的应用,解题的关键在于明确题意,并要求学生能正确理解立体图形的含义,题目巧设问题情境,用活知识规律,使所学知识鲜活了起来。着眼于科技前沿,立足于高中课本知识的考题,一方 面考查了学生联想、迁移、分析的能力和科学素养、思维、学习习惯,另一方面也使学生感到:高新技术虽然“高”,而且“新”,可是同样是依赖于我们熟悉的传统的基础知识,并非 空中楼阁,高不可攀。本题对学生空间想象能力要求较高.题型新颖,综合性强,难度很大。 |
◎ 知识点
专家分析,试题“为了降低潜艇噪音,提高其前进速度,可用电磁推进器替代螺旋桨。潜艇下方有左、右两组推进器,每组由6个相同的用绝缘材料制成的直线通道推进器构成,其原理示意图如下。在直…”主要考查了你对 【磁场对运动电荷的作用:洛伦兹力、左手定则】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
- 相关内容
- 网友推荐
- 图文推荐
上一篇:如图所示,两个初速度大小相同的同种离子a和b,从O点沿垂直磁场方向进人匀强磁场,最后打到屏P上。不计重力。下列说法正确的有A.a、b均带正电B.a在磁场中飞行的时间比b的短C
下一篇:一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中,由于发生了衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹,两圆半径之比为1:16()A.该原子核发生了衰变B.反冲核沿小圆做逆时针方
零零教育社区:论坛热帖子
[家长教育] 妇产科专家告诉你:到底多大年龄,才算高龄产妇?不妨提前了解下 (2023-03-11) |
[高考] 2022 西安电子科技大学《软件工程》大作业答案 (2022-04-25) |
[家长教育] 孩子为什么会和父母感情疏离? (2019-07-14) |
[教师分享] 给远方姐姐的一封信 (2018-11-07) |
[教师分享] 伸缩门 (2018-11-07) |
[教师分享] 回家乡 (2018-11-07) |
[教师分享] 是风味也是人间 (2018-11-07) |
[教师分享] 一句格言的启示 (2018-11-07) |
[教师分享] 无规矩不成方圆 (2018-11-07) |
[教师分享] 第十届全国教育名家论坛有感(二) (2018-11-07) |