“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。
更新时间：2024-01-19 15:51:55
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【知识点】 电磁炮
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【推荐1】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。
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【推荐2】电磁轨道炮工作原理如图，待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可在弹体处形成垂直于轨道平面的磁场（可视为匀强磁场），通电的弹体在轨道上由于受到安培力的作用而高速射出。小明同学从网上购买了一个轨道炮模型，其轨道长度为L=0.5m，平行轨道间距d=0.02m，弹体的质量m=0.02kg，导轨中的电流I=10A，磁感应强度的大小B=1T，不计一切阻力，求：
（1）弹体在轨道上运行的加速度大小；
（2）弹体的出射速度大小。
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（1）炮弹在导轨中所受安培力的大小。
（2）炮弹到达左端时离开导轨的速度。
（1）炮弹在导轨中所受安培力的大小。
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