题目内容

飞机若仅依靠自身喷气式发动机推力起飞需要较长的跑道,某同学设计在航空母舰上安装电磁弹射器以缩短飞机起飞距离,他的设计思想如下:如图所示,航空母舰的水平跑道总长,其中电磁弹射器是一种长度为的直线电机,这种直线电机从头至尾可以提供一个恒定的牵引力。一架质量为的飞机,其喷气式发动机可以提供恒定的推力。考虑到飞机在起飞过程中受到的阻力与速度大小有关,假设在电磁弹射阶段的平均阻力为飞机重力的0.05倍,在后一阶段的平均阻力为飞机重力的0.2倍。飞机离舰起飞的速度,航母处于静止状态,飞机可视为质量恒定的质点。请你求出(计算结果均保留两位有效数字)。

(1)飞机在后一阶段的加速度大小;

(2)电磁弹射器的牵引力的大小;

(3)电磁弹射器输出效率可以达到,则每弹射这样一架飞机电磁弹射器需要消耗多少能量。

 

(1)(2)(3)

  

解析:(1)令后一阶段飞机加速度为,平均阻力为,

则             (2分)  

得:        (2分)

(2)令电磁弹射阶段飞机加速度为、末速度为,平均阻力为

则     ,        (2分)   

得:    (2分)

由     (2分)         

得    (2分)

或解   由动能定理:  (6分)

得    (2分)

(3)电磁弹射器对飞机做功      (2分)

则其消耗的能量       (2分)

 

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