题目内容
【题目】当下世界科技大国都在研发一种新技术,实现火箭回收利用,有效节约太空飞行成本,其中有一技术难题是回收时如何减缓对地的碰撞,为此设计师在返回火箭的底盘安装了4台电磁缓冲装置,其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓火箭对地的冲击力。该装置的主要部件有两部分:①缓冲滑块,由高强绝缘材料制成,其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈abcd,指示灯连接在cd两处;②火箭主体,包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ和超导线圈(图中未画出),超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面的匀强磁场。当缓冲滑块接触地面时,滑块立即停止运动,此后线圈与火箭主体中的磁场相互作用,指示灯发光,火箭主体一直做减速运动直至达到软着陆要求的速度,从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时,火箭主体的速度大小为v0,软着陆要求的速度为0;指示灯、线圈的ab边和cd边电阻均为R,其余电阻忽略不计;ab边长为L,火箭主体质量为m,匀强磁场的磁感应强度大小为B,重力加速度为g,一切摩擦阻力不计。
(1)求缓冲滑块刚停止运动时,线圈的ab边受到的安培力大小;
(2)求缓冲滑块刚停止运动时,火箭主体的加速度大小;
(3)若火箭主体的速度大小从v0减到0的过程中,经历的时间为t,求该过程中每台电磁缓冲装置中线圈产生的焦耳热。
【答案】(1)(2)(3)
【解析】
(1)ab边产生电动势
E=BLv0
线圈总电阻
R总=R+=1.5R
Fab=BIL=BL=。
(2)由牛顿第二定律
4Fab-mg=ma
解得
a=-g。
(3)根据动量定理
mgt-4t=0-mv0
即
mgt-4·=0-mv0
化简得
根据能量守恒定律,每个减速器得到热量
每个线圈得到的热量
【题目】光电管是一种利用光照射产生电流的装置,当入射光照在管中金属板上时,可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果,由表中数据得出的论断中正确的是( )
组 | 次 | 入射光子的能量/eV | 相对光强 | 光电流大小/mA | 逸出光电子的最大动能/eV |
甲 | 1 2 3 | 4.0 4.0 4.0 | 弱 中 强 | 29 43 60 | 1.2 1.2 1.2 |
乙 | 4 5 6 | 6.0 6.0 6.0 | 弱 中 强 | 27 40 55 | 2.9 2.9 2.9 |
A.甲、乙两组实验所用的金属板材质相同
B.甲组实验所采用的入射光波长更长
C.甲组实验若入射光子的能量为5.0 eV,逸出光电子的最大动能为2.2 eV
D.乙组实验若入射光子的能量为5.0 eV,相对光强越强,光电流越大