如图是 “电磁炮”模型的原理结构示意图。光滑水平平行金属导轨M、N的间距L=0.2m,电阻不计,在导轨间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=1×102T。装有弹体的导体棒ab垂直放在导轨M、N上的最左端,且始终与导轨接触良好,导体棒ab(含弹体)的质量m=0.2kg,在导轨M、N间部分的电阻R=0.8Ω,可控电源的内阻r=0.2Ω。在某次模拟发射时,可控电源为导体棒ab提供的电流恒为I=4×103A,不计空气阻力,导体棒ab由静止加速到v=4km/s后发射弹体。求:
(1)导体棒ab所受安培力大小;
(2)光滑水平导轨最小长度;
(3)该过程系统产生的焦耳热。
(1)导体棒ab所受安培力大小;
(2)光滑水平导轨最小长度;
(3)该过程系统产生的焦耳热。
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更新时间:2020-05-06 10:48:18
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适中
(0.65)
【推荐1】如图甲所示,绝缘轻杆将一个
匝的矩形线圈固定在竖直平面内,悬点P为
边中点。矩形线圈水平边
,竖直边
,E、F分别为
边和
边的中点,在
下方有一个范围足够大、方向垂直纸面(竖直平面)的匀强磁场。矩形线圈的质量
、电阻
,取垂直纸面(竖直平面)向外为磁感应强度的正方向,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。取重力加速度大小
,求:
(1)
时线圈中的感应电流
;
(2)
时轻杆对线圈的作用力大小F。
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(1)
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(2)
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适中
(0.65)
【推荐2】如图所示,在一个范围足够大、磁感应强度
的水平匀强磁场中,用绝缘细线将金属棒吊起使其呈水平静止状态,且金属棒与磁场方向垂直。已知金属棒长
,质量
,
。
(1)若棒中通有
的向左的电流,求此时金属棒受到的安培力大小和方向;
(2)改变金属棒中的电流大小,使细线拉力恰好为零,求此时棒中电流的大小。
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(1)若棒中通有
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(2)改变金属棒中的电流大小,使细线拉力恰好为零,求此时棒中电流的大小。
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适中
(0.65)
名校
【推荐3】如图所示,金属杆ab放在两根平行的光滑水平金属导轨MN、PQ上,金属杆ab与劲度系数k=20N/m的轻弹簧相连,通过导线把金属导轨MN、PQ与电源、定值电阻R连成闭合回路,导轨MN、PQ与金属杆ab、轻弹簧处于同一水平面内,空间存在垂直导轨平面的匀强磁场,磁感应强度B=1.0T。电源的电动势E=3V,内阻r=1Ω,定值电阻R=4Ω,金属杆ab的电阻
,金属导轨MN、PQ间距d=2m,导轨电阻不计。求:
(1)闭合开关S,10s内回路消耗的电能;
(2)闭合开关S,轻弹簧处于什么状态,并求出形变量的大小。
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(1)闭合开关S,10s内回路消耗的电能;
(2)闭合开关S,轻弹簧处于什么状态,并求出形变量的大小。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/6/22/55a18ffb-0c85-4276-814f-c4da5ee6e9e7.png?resizew=234)
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(0.65)
【推荐1】2022年6月17日,我国第三艘航母“福建舰”正式下水,“福建舰”配备了目前世界上最先进的“电磁弹射”系统。“电磁弹射”系统的具体实现方案有多种,并且十分复杂。一种简化的物理模型如图所示,电源和一对足够长平行金属导轨M、N分别通过单刀双掷开关K与电容器相连。电源的电动势
,内阻不计。两条足够长的导轨相距
且水平放置于磁感应强度
的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面且竖直向下,电容器的电容
。现将一质量为
,电阻为
的金属滑块垂直放置于导轨的滑槽内,分别与两导轨良好接触。将开关K置于a端让电容器充电,充电结束后,再将开关K置于b端,金属滑块会在电磁力的驱动下运动。在电容器放电过程中,金属滑块两端电压与电容器两极板间电压始终相等。不计导轨和电路其他部分的电阻,不计电容器充、放电过程中电磁辐射和导轨产生的磁场对滑块的作用,忽略金属滑块运动过程中的一切摩擦阻力。求:
(1)在开关K置于b端的瞬间,金属滑块加速度的大小;
(2)金属滑块的最大速度。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fbc0b555d71987749ae85189395acc57.png)
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(1)在开关K置于b端的瞬间,金属滑块加速度的大小;
(2)金属滑块的最大速度。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/4/27/f1c33395-bc8d-4624-8a19-ecf1cd8fb2d2.png?resizew=368)
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适中
(0.65)
名校
【推荐2】我国电磁炮发射技术世界领先,图为一款小型电磁炮的原理图,已知水平轨道宽
,长
,通以恒定电流
,轨道间匀强磁场的磁感应强度大小
,炮弹的质量
,不计电磁感应带来的影响。
(1)若不计轨道摩擦和空气阻力,求电磁炮弹离开轨道时的速度大小;
(2)实际上炮弹在轨道上运动时会受到空气阻力和摩擦阻力,若其受到的阻力与速度的关系为
,其中k为阻力系数,炮弹离开轨道前做匀速运动,炮弹离开轨道时的速度大小为
,求阻力系数k的大小。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4f9264f3a5fad6b46abcf874b34a9a1a.png)
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(1)若不计轨道摩擦和空气阻力,求电磁炮弹离开轨道时的速度大小;
(2)实际上炮弹在轨道上运动时会受到空气阻力和摩擦阻力,若其受到的阻力与速度的关系为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9df842778024defabc3193995f133a74.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/146d43d5d7af5274b14ac62aed300007.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/12/19/a86421c4-e8b6-4e58-87fb-3959334accd4.png?resizew=223)
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【推荐3】2021年11月1日,央视报道我国一款新型电磁炮,它不是为了打击军事目标,而是专门用来扑灭山林大火的。发生山林大火时,山高路陡,人力灭火十分困难,利用电磁炮在山脚下发射消防灭火弹,就可以实现灭火,大大降低了灭火的难度。如图所示为某同学模拟电磁炮的原理图。为了研究方便将待发射的炮弹视为一个导体棒,导体棒质量m=0.02kg,电阻R=1Ω,把导体棒垂直放置于两条与水平面成30°角的平行导轨的下端,导轨宽L=0.11m,导轨下端到上端的长度为s=0.16m,导轨下端接电源,电动势E=80V,内阻r=1Ω。垂直导轨平面有一向上的匀强磁场,磁感应强度B=0.25T,其余电阻不计以及摩擦力都忽略不计,不考虑电磁感应现象的影响,g=10m/s2。求:
(1)导体棒受到安培力的大小和方向;
(2)导体棒离开导轨时的速度大小。
(1)导体棒受到安培力的大小和方向;
(2)导体棒离开导轨时的速度大小。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/3/19/2946563395092480/2947357784965120/STEM/feb4bbab-533e-4099-9692-0fb435fb3b73.png?resizew=201)
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