题目内容
1994年，科学家曾在“亚特兰蒂斯”号航天飞机上进行过一项利用金属缆绳发电的试验．在航天飞机正常飞行时，从机上对准地心发射一根长20km的金属缆绳，设航天飞机的飞行高度为300km，速度为7.7×103m/s，地球半径为6400km．根据设计要求，该金属缆绳中能产生3A电流．然而该项试验由于缆绳断裂只取得部分成功．
(1)该项试验缆绳能提供3000V电压，试估算缆绳发电能提供多大功率？
(2)试说明为什么它能用缆绳发电？
(3)试计算若按设计要求，航天飞机绕地球飞行一周可获得的电能多大？
(4)这次试验虽失败了，但由此您对开发太空有何设想？
答案：
解析：
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(1)依题意，按设计要求该项试验缆绳能提供的输出功率P＝UI＝3000×3W＝9kW (2)首先要建立一个简单的基本物理模型，在航天飞机飞行过程中，向地心射出的一根缆绳虽有20km长，但跟飞机与地心的距离(6400＋300)km相比较，可认为这段绳具有和航天飞机相同的速度，还可认为在这一区域地磁场分布是均匀的，这样，就可把一个比较复杂的实际问题简化成：“一段直导体在匀强磁场中匀速切割磁感线运动”的熟悉的常规模型，因而金属缆绳能产生感应电流从而能发电 (3)航天飞机绕地球一周所需时间 t＝  ＝ s＝5464s
能获得电能 E＝W＝Pt＝5×107J |
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