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据报道,1992年7月,美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验,实验取得了部分成功。航天飞机在地球赤道上空离地面约3 000 km处由东向西飞行,相对地面速度大约6.5×103 m/s,从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星,携带一根长20 km,电阻为800Ω的金属悬绳,使这根悬绳与地磁场垂直,做切割磁感线运动。假定这一范围内的地磁场是均匀的。磁感应强度为4×10-5T,且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同。根据理论设计,通过电离层(由等离子体组成)的作用,悬绳可以产生约3 A的感应电流,试求:?

(1)金属悬绳中产生的感应电动势;?

(2)悬绳两端的电压;?

(3)航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能(已知地球半径为6.4×103 km)。????

解析:将飞机下金属悬绳切割磁感线产生感应电动势看作电源模型,当它通过电离层放电可看作直流电路模型。如图所示。?

解:(1)金属绳产生的电动势?

E=Blv=4×10-5×20×103×6.5×103V=5.2×103V;?

(2)悬绳两端电压,即路端电压可由闭合电路欧姆定律得?

U=E-Ir=5.2×103V-3×800V=2.8×103V;?

(3)飞机绕地运行一周所需时间?

t=≈9.1×103s??

则飞机绕地运行一圈输出电能?

E=UIt=2.8×103×3×9.1×103J≈7.6×107J。


练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

据报道,1992年7月,美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验,实验取得了部分成功.航天飞机在地球赤道上空离地面约3000km处由东向西飞行,相对地面速度约6.5×103m/s,从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星,携带一根长为20km、电阻为800的金属悬绳,使这根悬绳与地磁场垂直做切割磁感线运动.假定这一范围内的地磁场是均匀的,磁感应强度为4×10-5T,且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同.根据理论设计,通过电离层(由等离子体组成)的作用,悬绳可产生约3A的感应电流,试求:
(1)金属悬绳中产生的感应电动势;
(2)悬绳两端的电压;
(3)航天飞机绕地球运动一周,悬绳输出的电能.(已知地球半径约为6400km)

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科目:高中物理 来源: 题型:

(12分)据报道,1992年7月,美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验,实验取得了部分成功.航天飞机在地球赤道上空离地面约3000 km处由东向西飞行,相对地面速度大约6.5×103 m/s,从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星,携带一根长20 km,电阻为800Ω的金属悬绳,使这根悬绳与地磁场垂直,做切割磁感线运动.假定这一范围内的地磁场是均匀的.磁感应强度为4×10-5T,且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同.根据理论设计,通过电离层(由等离子体组成)的作用,悬绳可以产生约3 A的感应电流,试求:

(1)金属悬绳中产生的感应电动势;

(2)悬绳两端的电压;

(3)航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能(已知地球半径为6400 km)。

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科目:高中物理 来源: 题型:

据报道,1992年7月,美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验,实验取得了部分成功.航天飞机在地球赤道上空离地面约3 000 km处由东向西飞行,相对地面速度大约6.5×103 m/s,从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星,携带一根长20 km、电阻为800 Ω的金属悬绳,使这根悬绳与地磁场垂直,做切割磁感线运动.假定这一范围内的地磁场是均匀的.磁感应强度为4×10-5 T,且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同.根据理论设计,通过电离层(由等离子体组成)的作用,悬绳可以产生约3 A的感应电流,试求:

(1)金属悬绳中产生的感应电动势;

(2)悬绳两端的电压;

(3)航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能.(已知地球半径为6 400 km)

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科目:高中物理 来源: 题型:

据报道,1992年7月,美国"阿特兰蒂斯"号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验取得部分成功.航天飞机在地球赤道上空离地面约3400km处由东向西飞行,从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星,携带一根长20km,电阻为800W的金属悬绳,使这根悬绳与地磁场垂直,做切割磁感线运动,假定这一范围内的地磁场是均匀的,磁感应强度约为,且认为悬绳上各点的切割速度都与航天飞机的速度相同,根据理论设计,通过电离层(由等离子体组成)的作用,悬绳可产生约3A的感应电流,试求:

(1)航天飞机相对于地面的大约速度?(地表面重力加速度为,地球半径为6400km)

(2)悬线中产生的感应电动势?

(3)悬线两端的电压?

(4)航天飞机绕地球运行一周悬线输出的电能?

 

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