Question

我國未來的航母將采用自行研制的電磁彈射器。電磁彈射系統(tǒng)包括電源、強迫儲能裝置、導軌和脈沖發(fā)生器等等。其工作原理如圖所示，利用與飛機前輪連接的通電導體在兩平行金屬導軌的強電流產(chǎn)生的磁場中受安培力作用下加速獲得動能。設飛機質量為m =1.8×10⁴kg，起飛速度為v =70m/s，起飛過程所受平均阻力恒為機重的k =0.2倍，在沒有電磁彈射器的情況下，飛機從靜止開始起飛距離為l=210m；在電磁彈射器與飛機發(fā)動機（牽引力不變）同時工作的情況下，起飛距離減為。強迫儲能裝置提供瞬發(fā)能量，方案是利用電容器（電容量C極大）儲存電能：W_電=，如圖是電容器的帶電量q與極板間電壓U的關系曲線，假設電容器釋放全部電能等于安培力做的功，取g=10m/s²,求：

（1）飛機所受牽引力F的大��？                                         

（2）試計算電磁彈射器安培力對飛機所做的功W為多少焦？   

（3）電源對電容器充電電壓U約為多少伏？

Answer 1

解析：（1）沒有電磁彈射器時，由動能定理

　　　            （2分）

         

 得   F=2.46×10⁵（N）    （2分）

   也可 由牛頓運動定律得出同樣給分

（2）電磁彈射器和發(fā)動機同時工作時，由動能定理

          

                              （2分）

得                                                   （2分）

（3）     由電容器q=cu        （1分）

            和q—u圖得C=60F      （1分）

           由W_電==W    （1分）

           得U≈1000V        （1分）