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    [例3]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4×10-5T.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).命题意图:考查考生信息摄取.提炼.加工能力及构建物理模型的抽象概括能力.错解分析:考生缺乏知识迁移运用能力和抽象概括能力.不能于现实情景中构建模型(切割磁感线的导体棒模型)并进行模型转换(转换为电源模型及直流电路模型).无法顺利运用直流电路相关知识突破.解题方法与技巧: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. (1)金属绳产生的电动势: 【查看更多】

     

    题目列表(包括答案和解析)

    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4×10-5T，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6 400 km).

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    （20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3000Km处由东向西飞行，相对地面速度大约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20km，电阻为800Ω的金属悬绳，使这根悬绳与地磁场垂直，作切割磁感线运动。假设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）航天飞机绕地球运行一圈，悬绳输出的电能（已知地球半径为6400km）

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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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    （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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    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）。????

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    1.B.提示：将圆环转换为并联电源模型，如图

    2.CD     3.AD

    4.Q=IΔt=或Q=

    5.（1）3.2×10-2 N （2）1.28×10-2 J

    提示：将电路转换为直流电路模型如图.

    6.（1）电压表  理由略 （2）F=1.6 N （3）Q=0.25 C

    7.（1）如图所示，当EF从距BD端s处由静止开始滑至BD的过程中，受力情况如图所示.安培力：F安=BIl=B

    根据牛顿第二定律：a=                                                            ①

    所以，EF由静止开始做加速度减小的变加速运动.当a=0时速度达到最大值vm.

    由①式中a=0有：Mgsinθ-B2l2vm/R=0                                                                 ②

    vm=

    （2）由恒力F推至距BD端s处，棒先减速至零，然后从静止下滑，在滑回BD之前已达最大速度vm开始匀速.

    设EF棒由BD从静止出发到再返回BD过程中，转化成的内能为ΔE.根据能的转化与守恒定律：

    Fs-ΔE=Mvm2                                                                                                                                                                                                           ③

    ΔE=Fs-M（）2                                                                                                                                                                   ④

    8.（1）每半根导体棒产生的感应电动势为

    E1=Bl=Bl2ω=×０.4×103×（0.5）2 V=50 V.

    （2）两根棒一起转动时，每半根棒中产生的感应电动势大小相同、方向相同（从边缘指向中心），相当于四个电动势和内阻相同的电池并联，得总的电动势和内电阻

    为E=E1=50 V，r=R0=0.1 Ω

    当电键S断开时，外电路开路，电流表示数为零，电压表示数等于电源电动势，为50 V.

    当电键S′接通时，全电路总电阻为

    R′=r+R=（0.1+3.9）Ω=4Ω.

    由全电路欧姆定律得电流强度（即电流表示数）为

    I= A=12.5 A.

    此时电压表示数即路端电压为

    U=E-Ir=50-12.5×0.1 V=48.75 V（电压表示数）

    或U=IR=12.5×3.9 V=48.75 V


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