电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度,其原理可用来研制新武器和航天运载器。俯视电磁轨道炮示意如图,图中直流电源电动势为E,电容器的电容为C。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l,电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN,垂直放在两导轨间处于静止状态,并与导轨良好接触。首先开关S接1,使电容器完全充电,然后将S接至2,导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出),MN开始向右加速运动,最后开导轨时速度为v。 由以上条件可知( )
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A.导轨间的磁感应强度竖直向上 |
B.可以求出电容器消耗的电荷量 |
C.可以求出MN刚开始运动时的加速度 |
D.可以求出MN离开导轨时电容器的电压 |
更新时间:2023-08-03 11:36:03
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【知识点】 电磁炮
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【推荐1】2022年6月17日,我国003号航母“福建舰”下水,该舰是我国完全自主设计建造的首艘电磁弹射型航母。某同学采用如图甲所示装置模拟电磁弹射,匝数
的线圈可在圆柱形铁芯上无摩擦滑动,并通过电刷与导轨保持良好接触;铁芯上存在垂直于表面向外的辐向磁场,线圈所在处的磁感应强度大小均为
。将开关S与1连接,恒流源输出电流使线圈向右匀加速一段时间,之后将开关S掷向2与阻值为
的电阻相连,同时施加水平外力F,使线圈向右匀减速到零,线圈运动的
图像如图乙所示。已知线圈质量
、每匝周长
,不计线圈及导轨电阻,忽略电刷与导轨间摩擦及空气阻力,则线圈( )
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A.向右匀加速阶段,电流应从恒流源的b端流出 |
B.向右匀加速阶段,恒流源输出的电流大小为![]() |
C.向右匀减速阶段,通过电阻R的电荷为![]() |
D.向右匀减速阶段,水平外力F随时间t变化的关系为![]() ![]() |
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名校
【推荐2】电磁弹射技术是一种新兴的直线推进技术,2022年6月17日上午,中国第三艘航空母舰福建舰下水,并配置电磁弹射。其工作原理可以简化如下图模型,光滑固定导轨CD、EF与导电底座MN构成一驱动电流回路,将绝缘飞翔体安放在导电底座上,导轨中的恒定驱动电流I产生磁场,且磁感应强度B与驱动电流I及空间某点到导轨的距离r的关系式为
(k为常量),磁场对处在磁场中的导电底座产生了安培力F,从而推动导电底座及飞翔体向右做匀加速直线运动,实现弹射。下列说法正确的是( )
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A.CMNF回路内的磁场方向与驱动电流I的方向满足安培定则 |
B.导电底座MN所受安培力F的方向与CMNF回路中驱动电流I的方向有关 |
C.驱动电流I变为原来的2倍,导电底座MN所受安培力F的大小将变为原来的4倍 |
D.如果导电底座及飞翔体在导轨上滑过的距离保持不变,仅将飞翔体质量减为原来的一半,飞翔体最终的弹射速度将变为原来的![]() |
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【推荐3】如图所示是导轨式电磁炮的原理结构示意图,两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放的炮弹可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触,内阻为r的可控电源提供的强大电流从一导轨流入,经过炮弹,再从另一导轨流向电源,炮弹被导轨中电流形成的磁场推动而发射,在发射过程中,该磁场在炮弹所在位置始终可以简化为磁感应强度为B的匀强磁场。已知两导轨内侧间距为L,炮弹的质量为m,炮弹在导轨间的电阻为R,若炮弹滑行距离为s后获得的发射速度为v。(不计空气阻力,不考虑炮弹切割磁感线产生的感应电动势,导轨电阻不计)下列说法正确的是( )
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/4/21/2969522132197376/2970831449956352/STEM/d3d03116-caa4-4d94-9776-f2ee1c1232ff.png?resizew=228)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/4/21/2969522132197376/2970831449956352/STEM/d3d03116-caa4-4d94-9776-f2ee1c1232ff.png?resizew=228)
A.匀强磁场方向为竖直向下 | B.电磁炮受到的安培力大小为![]() |
C.可控电源此时的电动势是![]() | D.这一过程中系统消耗的总能量大于![]() |
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