1. 2022年4月16日,神舟十三号顺利返回地球。为了能更安全着陆,返回舱的底盘安装了4台电磁缓冲装置。电磁缓冲装置的主要部件有两部分∶① 缓冲滑块,外部由高强度绝缘材料制成,其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈 abcd;② 返回舱,包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ,缓冲轨道内存在稳定匀强磁场,方向垂直于整个缓冲轨道平面。当缓冲滑块接触地面时,滑块立即停止运动,此后线圈与返回舱中的磁场相互作用,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,返回舱的速度大小为v0 , 4台电磁缓冲装置结构相同,如图为其中一台缓冲装置的结构简图,线圈的电阻为R,ab边长为L,返回舱质量为m,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) 返回舱进入大气层后会有较强的超低频振动,人体的共振曲线如图所示,则人体的固有频率为,若返回舱的振动频率在f附近,则人体会发生,对人体造成较大危害。

(2) 飞船进入大气后,由于与空气剧烈的摩擦,舱内空气温度会有所升高,能正确描述舱内气体分子速率分布规律的是(  ) A. B. C. D.
(3) 返回舱下降过程中ab杆两端端的电势高(选填“A.a”或“B.b”),ab两端电势差为
(4) (1)缓冲滑块着地时,求返回舱的加速度a。

(2)假设缓冲轨道足够长,线圈足够高,试分析返回舱的运动情况及最终软着陆的速度v。请给出必要的说明。

(3)若返回舱的速度大小从v0减到v的过程中,返回舱下降了高度h,求该过程的时间t和每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q。(结果保留v)。

【考点】
受迫振动和共振; 气体热现象的微观意义; 电磁感应中的能量类问题;
【答案】

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