电磁炮的基本原理如图所示,把待发射的炮弹(导体)放置在匀强磁场中的两条平行导轨(导轨与水平方向成
角)上,若给导轨通以很大的电流
,使炮弹作为一个载流导体在磁场的作用下,沿导轨做加速运动,以某一速度发射出去。已知匀强磁场的磁感应强度为
,方向垂直两平行导轨向上。两导轨间的距离为
,磁场中导轨的长度为
,炮弹的质量为
,炮弹和导轨间摩擦力不计。求:在导轨与水平方向夹角及炮弹质量一定时,要想提高炮弹发射时的速度
,可以采取哪些措施?(通过计算分析,加以说明)
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更新时间:2021-01-09 09:56:12
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【知识点】 电磁炮
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【推荐1】如图所示,电磁炮是一种新型的兵器,其射程甚至可达数百公里,远远超过常规炮弹.它的主要原理如图乙所示,当弹体中通以强电流时,弹体在强大的磁场力作用下加速前进,最后从炮口高速射出.设两轨道间距离为d=0.10m,匀强磁场的磁感应强度为B=40T,电流恒定,I=2000A,轨道长度为L=20m,炮弹的质量为m=20g,忽略一切阻力.求:
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(1)弹体的加速度大小;
(2)弹体最终获得的速度大小;
(3)磁场力对弹体的最大功率.
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(2)弹体最终获得的速度大小;
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【推荐2】如图是导轨式电磁炮实验装置示意图,两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放金属滑块(即实验用弹丸)。滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触,电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中,该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流的关系为B=kI,比例常数k=2.5×10-6T/A。已知两导轨内侧间距l=1.5cm,滑块的质量m=30g,滑块沿导轨滑行x=5m后获得的发射速度为v=3.0km/s(此过程视为匀加速运动)。
(1)求发射过程中电源提供的电流大小。
(2)若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能,则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大?
(3)若此滑块射出后随即以速度v沿水平方向击中固定在水平面上的砂箱,它嵌入砂箱的深度为s=30cm。求滑块对砂箱的平均冲击力。
(1)求发射过程中电源提供的电流大小。
(2)若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能,则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大?
(3)若此滑块射出后随即以速度v沿水平方向击中固定在水平面上的砂箱,它嵌入砂箱的深度为s=30cm。求滑块对砂箱的平均冲击力。
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【推荐3】据新华社2010年12月14日报道。美国海军近日在弗吉尼亚州境内,成功试射了该国最新研制的电磁炮,其发射速度达5倍音速,射程则远达200公里。“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器,具有速度快,效率高等优点。如图是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑水平加速导轨M、N长s=5m,宽L=1m,电阻不计。在导轨间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=25T。“电磁炮”总质量m=0.1kg,其中加速导体棒a、b的电阻R= 0.4Ω。可控电源的内阻r=0.6Ω,电源的电压能自行调节,以保证“电磁炮”匀加速发射。在某次试验发射时,电源为导体棒a、b提供的电流是400A。求:这次试验中“电磁炮”发射的速度。
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