为了降低潜艇噪音,提高其前进速度,可用电磁推进器替代螺旋桨.潜艇下方有左、右两组推进器,每组由6个相同的、用绝...
问题详情:
为了降低潜艇噪音,提高其前进速度,可用电磁推进器替代螺旋桨.潜艇下方有左、右两组推进器,每组由6个相同的、用绝缘材料制成的直线通道推进器构成,其原理示意图如下.在直线通道内充满电阻率ρ=0.2 Ω·m的海水,通道中a×b×c=0.3 m×0.4 m×0.3 m的空间内,存在着由超导线圈产生的匀强磁场,其磁感应强度B=6.4 T、方向垂直通道侧面向外.磁场区域上、下方各有a×b=0.3 m×0.4 m的金属板M、N,当其与推进器专用直流电源相连后,在两板之间的海水中产生了从N到M,大小恒为I=1.0×103 A的电流,设该电流只存在于磁场区域.不计电源内阻及导线电阻,海水密度ρm≈1.0×103 kg/m3.(1)求一个直线通道推进器内磁场对通电海水的作用力大小,并判断其方向;
(2)在不改变潜艇结构的前提下,简述潜艇如何转弯?如何“倒车”?
(3)当潜艇以恒定速度v0=30 m/s前进时,海水在出口处相对于推进器的速度v=34 m/s,思考专用直流电源所提供的电功率如何分配,求出相应功率的大小.
【回答】
解析:(1)将通电海水看成导线,所受磁场力
F=IBL
代入数据得:F=IBc=1.0×103×6.4×0.3 N=1.92×103 N
用左手定则判断磁场对海水作用力方向向右(或与海水出口方向相同)
(2)考虑到潜艇下方有左、右2组推进器,可以开启或关闭不同个数的左、右两侧的直线通道推进器,实施转弯.
改变电流方向,或者磁场方向,可以改变海水所受到磁场力的方向,根据牛顿第三定律,使潜艇“倒车”.
(3)电源提供的电功率中的第一部分:牵引功率
P1=F牵v0
根据牛顿第三定律:F牵=12IBL
当v0=30 m/s时,代入数据得:
P1=F牵v0=12×1.92×103×30 W=6.9×105 W
第二部分:海水的焦耳热功率
对单个直线推进器,根据电阻定律:
R=ρ
代入数据得:R=ρ=0.2× Ω=0.5 Ω
由热功率公式,P=I2R
代入数据得:P单=I2R=5.0×105 W
P2=12×5.0×105 W=6.0×106 W
第三部分:单位时间内海水动能的增加值
设Δt时间内喷出的海水的质量为m
P3=12×
考虑到海水的初动能为零,
ΔEk=Ek=mv
m=ρmbcv水对地Δt
P3=12×=12×ρmbcv=4.6×104 W.
*:(1)1.92×103 N,方向向右(或与海水出口方向相同)
(2)见解析
(3)①牵引功率6.9×105 W'②海水焦耳热功率6.0×106 W'③单位时间海水动能增加值4.6×104 W
知识点:专题四 功和能
题型:综合题
-
下列与实验相关的叙述正确的是 A.稀释浓硫*时,应将蒸馏水沿烧杯内壁缓慢地注入浓硫*中B.配制溶液时,若加水...
问题详情:下列与实验相关的叙述正确的是 A.稀释浓硫*时,应将蒸馏水沿烧杯内壁缓慢地注入浓硫*中B.配制溶液时,若加水超过容量瓶刻度,应用胶头滴管将多余溶液吸出C.配制1mol·L-1300mLNaCl溶液可以选择一个50mL的容量瓶和一个250mL的容量瓶D.可以用右图装置进行*气的...
-
设复数(是虚数单位),则复数的虚部为( )A. B. C. ...
问题详情:设复数(是虚数单位),则复数的虚部为( )A. B. C. D.【回答】B知识点:数系的扩充与复数的引入题型:选择题...
-
(1)观察下图,请将下列国家的英文字母代号填入答题卡图中对应的方框内。早期殖*家:A.葡萄牙 B.英国(2)...
问题详情:(1)观察下图,请将下列国家的英文字母代号填入答题卡图中对应的方框内。早期殖*家:A.葡萄牙 B.英国(2)仔细观察该图,据图指出奴隶贸易的主要集运地的分布特点。【回答】 (1)上框B,下框A。(2)主要分布在非洲西海岸和东海岸。知识点:血腥的资本积累题型:综合题...
-
一个质量为4kg的物体静止在足够大的光滑水平地面上.从t=0开始,物体受到一个大小和方向周期*变化的水平力F作...
问题详情:一个质量为4kg的物体静止在足够大的光滑水平地面上.从t=0开始,物体受到一个大小和方向周期*变化的水平力F作用,力F的变化规律如图所示.则( )A.t=2s时物体沿负方向运动的位移最大B.t=4s时物体运动的位移达最小值C.每个周期内物体的速度变化为一定值D.从t=0开...
相关文章
- 两艘潜水艇相距l,以相同的速度v沿一直线航行。后艇的水声定位器发出一声音信号到达前艇并被反*回来,声音在海水中...
- *在海*装备现代化的进程中,已拥有世界最先进的核潜艇.某种型号的导*型核潜艇,该艇水上排水量为16600吨,...
- 两艘潜艇相距S,以相同的速度v1成单纵队同向航行,后艇的超声定位器发出信号到达前艇并被反*回来,声音在水里传...
- 一个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它将同一物体匀速提升同样的高度,改进后与改进前相比( ) A.有用功减少,...
- 用塑料瓶、透明胶带、螺母、麦管(或塑料管)、容器和水等,按图7制作了一只潜水艇模型.为使潜水艇下沉,则必须从进...
- 回旋加速器是利用磁场和电场共同作用对带电粒子进行加速的仪器。现在有一个研究小组对回旋加速器进行研究。研究小组成...
- 核潜艇作为国之重器,其战略价值极大。我国核潜艇是以核反应炉为动力来源的潜艇。其核反应堆中可能的一个核反应方程为...
- 潜水艇能潜入水下航行,进行侦察和袭击,是一种很重要的*用舰艇.潜水艇漂浮在水面时,其所受浮力与重力的大小关系为...
- 某滑轮组改进后提高了机械效率,用这个滑轮组把同一个物体匀速提高到同样的高度,改进后与改进前相比A.总功减少,有...
- 航模小组制作了一款新型带侧翼的浮沉艇.浮沉艇静止时,漂浮在水面上,螺旋桨快速转动时,浮沉艇前进的同时能自行下潜...