近期《科學》中文版的文章介紹了一種新技術--航天飛纜，航天飛纜是用柔性纜索將兩個物體連接起來在太空飛行的系統(tǒng)。飛纜系統(tǒng)在太空飛行中能為自身提供電能和拖曳力，它還能清理"太空垃圾"等。從1967年至1999年17次試驗中，飛纜系統(tǒng)試驗已獲得部分成功。該系統(tǒng)的工作原理可用物理學的基本定律來解釋。
下圖為飛纜系統(tǒng)的簡化模型示意圖，圖中兩個物體P，Q的質(zhì)量分別為mP、mQ，柔性金屬纜索長為l，外有絕緣層，系統(tǒng)在近地軌道作圓周運動，運動過程中Q距地面高為h。設纜索總保持指向地心，P的速度為vP。已知地球半徑為R，地面的重力加速度為g。
（1）飛纜系統(tǒng)在地磁場中運動，地磁場在纜索所在處的磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面向外。設纜索中無電流，問纜索P、Q哪端電勢高？此問中可認為纜索各處的速度均近似等于vP，求P、Q兩端的電勢差；
（2）設纜索的電阻為R1，如果纜索兩端物體P、Q通過周圍的電離層放電形成電流，相應的電阻為R2，求纜索所受的安培力多大；
（3）求纜索對Q的拉力FQ。
（1）P、Q兩點電勢差 UPQ=Blvp，P點電勢高
（2 安培力
（3）
（1）纜索的電動勢 E=Blvp
P、Q兩點電勢差  UPQ=Blvp，P點電勢高
（2）纜索電流
安培力
（3）Q的速度設為vQ，Q受地球引力和纜索拉力FQ作用
           ①
P、Q角速度相等        ②
又                          ③
聯(lián)立①、②、③解得：
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

在水平面上平行放置著兩根長度均為L的金屬導軌MN和PQ，導軌間距為d，導軌和電路的連接如圖所示。在導軌的MP端放置著一根金屬棒，與導軌垂直且接觸良好�？臻g中存在豎直向上方向的勻強磁場，磁感應強度為B。將開關S1閉合，S2斷開，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U1和I1，金屬棒仍處于靜止狀態(tài)；再將開關S2閉合，電壓表和電流表的示數(shù)分別為U2和I2，金屬棒在導軌上由靜止開始運動，運動過程中金屬棒始終與導軌垂直。設金屬棒的質(zhì)量為m，金屬棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)為μ。忽略導軌的電阻以及金屬棒運動過程中產(chǎn)生的感應電動勢，重力加速度為g。求：
（1）金屬棒到達NQ端時的速度大小。
（2）金屬棒在導軌上運動的過程中，電流在金屬棒中產(chǎn)生的熱量。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

一個直流電動機的內(nèi)電阻，與R=8的電阻串聯(lián)接在線圈上，如圖所示。已知線圈面積為m2，共100匝，線圈的電阻為2歐，線圈在T的勻強磁場中繞O以轉速n=600r/min勻速轉動時，在合上開關S后電動機正常工作時，電壓表的示數(shù)為100V，求電動機正常工作時的輸出功率。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖(a)所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導軌相距為L，導軌平面與水平面成θ角，上端通過導線連接阻值為R的電阻，阻值為r的金屬棒ab放在兩導軌上，棒與導軌垂直并保持良好接觸，整個裝置處在垂直導軌平面向上的磁場中，若所加磁場的磁感應強度大小恒為B，使金屬棒沿導軌由靜止向下運動，金屬棒運動的v-t圖象如圖（b）所示，當t=t0時刻，物體下滑距離為s。已知重力加速度為g,，導軌電阻忽略不計。試求：
（1）金屬棒ab勻速運動時電流強度I的大小和方向；
（2）導體棒質(zhì)量m；
（3）在t0時間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示為某一裝置的俯視圖，M、N為兩個豎直放置的平行金屬板，相距為0.4 m，L1和L2為與M、N平行的兩根金屬導軌（兩導軌較細，與M、N上邊棱處于同一水平面）,L1與M以及L2與N的間距都是0. 1 m，兩導軌的電阻不計，其右端接有R="0." 3Ω的電阻．現(xiàn)有一長為0. 4 m、電阻為0.2Ω的均勻金屬導體棒ab，棒上的a、b、c、d四點分別與M、 N、L1、L2接觸良好，且金屬棒ab與金屬板M、N正交，整個裝置放在豎直向下的勻強磁場中．今有一帶正電粒子（不計重力）以v0="7" m/s的初速度平行于極板水平入射．求當金屬棒ab向何方向以多大速度運動時，可使帶電粒子做勻速直線運動？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，螺線管與相距L的兩豎直放置的導軌相連，導軌處于垂直紙面向外、磁感應強度為B0的勻強磁場中。金屬桿ab垂直導軌，桿與導軌接觸良好，并可沿導軌無摩擦滑動。螺線管橫截面積為S，線圈匝數(shù)為N，電阻為R1，管內(nèi)有水平向左的變化磁場。已知金屬桿ab的質(zhì)量為m，電阻為R2，重力加速度為g．不計導軌的電阻，不計空氣阻力，忽略螺線管磁場對桿ab的影響。
（1）為使ab桿保持靜止，求通過ab的電流的大小和方向；
（2）當ab桿保持靜止時，求螺線管內(nèi)磁場的磁感應強度B的變化率；
（3）若螺線管內(nèi)方向向左的磁場的磁感應強度的變化率（k>0）。將金屬桿ab由靜止釋放，桿將向下運動。當桿的速度為v時，仍在向下做加速運動。求此時桿的加速度的大小。設導軌足夠長。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

兩個沿豎直方向的磁感強度大小相等、方向相反的勻強磁場穿過光滑的水平桌面，它們的寬度均為L.質(zhì)量為m、邊長為L的平放在桌面上的正方形線圈的ab邊與磁場邊界ee′的距離為L，如圖所示.線圈在恒力作用下由靜止開始沿桌面加速運動，ab邊進入右邊的磁場時恰好做速度為v的勻速直線運動.求：
（1）當ab邊剛越過ff′時線圈的加速度.
(2)當ab邊運動到ff′與gg′之間的正中間位置時，線圈又恰好做勻速直線運動，從ab邊剛越過ee′到達右邊磁場正中間位置的過程中，線圈共產(chǎn)生多少熱量？
               

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

位于豎直面內(nèi)足夠長的兩根光滑平行導軌相距L，如圖，空間有垂直于軌道平面向里的勻強磁場，磁感應強度為B，金屬棒ab、cd長度也為L，與軌道良好接觸，它們的質(zhì)量分別為4m和m，電阻分別為R和4R，其余電阻一律不計。固定cd不動，在下面過程中用拉力強制使ab以速度勻速上升，然后松手釋放cd，求：
（1）釋放cd瞬間，ab棒兩端電勢差。
（2）cd棒最終穩(wěn)定的速度v。
（3）cd棒穩(wěn)定運動時拉力的功率P。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖，所示，光滑的金屬導軌ad與bc與兩個定值電阻R1、R2相連組成閉合的矩形導體框，導體框水平放置，金屬棒ef與ad及bc邊垂直并接觸良好，空間存在著方向豎直向下的勻強磁場，磁感強度為B，已知電阻=R；=4R，其它部分電阻忽略不計，ad與bc相距為L，給ef施加一個與之垂直的水平恒力F，求：①ef棒做勻速運動時的速度是多大？②當ef棒做勻速運動時，電阻R2消耗的電功率多大？

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