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=1T。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=4A,不计空气阻力,导体棒ab由静止加速到v=4m/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。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/1/27/2645356039077888/2647125513961472/STEM/c25ddf04-9672-4b63-8f36-9cda02751842.png?resizew=229)
更新时间:2021-01-30 09:33:33
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【知识点】 电磁炮
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【推荐1】“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。光滑水平加速导轨电阻不计,轨道宽为L=0.2m;在导轨间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=1×102 T;“电磁炮”弹体总质量m=0.2 kg,其中弹体在轨道间的电阻R=0.4 Ω;可控电源的内阻r=0.6 Ω,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,电源为加速弹体提供的电流是I=4×103 A,不计空气阻力。求:
(1)弹体所受安培力大小和方向;
(2)弹体从静止加速到4 km/s,轨道至少要多长;
(3)弹体从静止加速到4 km/s过程中,该系统消耗的总能量;
(4)请简要说明电源的电压如何自行调节,才可以保证“电磁炮”匀加速发射。
(1)弹体所受安培力大小和方向;
(2)弹体从静止加速到4 km/s,轨道至少要多长;
(3)弹体从静止加速到4 km/s过程中,该系统消耗的总能量;
(4)请简要说明电源的电压如何自行调节,才可以保证“电磁炮”匀加速发射。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/19/23f63abd-2725-4630-8a1a-78f28be31f85.png?resizew=562)
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【推荐2】下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,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,随即沿水平方向击中放在水平面上的砂箱。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,比例常量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5m后获得的发射速度v=3.0km/s (此过程视为匀加速运动),求发射过程中电源提供的电流强度。
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【推荐3】如图所示为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,其间安放有一金属滑块(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
,比例常量
。已知两导轨内侧间距
,滑块的质量
,滑块沿导轨滑行
后获得的发射速度
(此过程视为匀加速运动)。
(1)求发射过程中电源提供的电流;
(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?
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(1)求发射过程中电源提供的电流;
(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?
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