组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 磁场 > 安培力 > 安培力的大小 > 电磁炮
题型:解答题 难度:0.65 引用次数:208 题号:22746405
电磁炮是利用安培力驱动炮弹的一种技术应用装置,其原理图如图所示,储能器开关先接获得能量后再接b,可对加速装置供电。通电时,电流在平行导轨间产生垂直于导轨平面的磁场,炮弹在安培力作用下加速。已知安培力与通电电流关系满足。某次电磁炮射击实验中,储能器向发射装置释放的电流,提供炮弹加速的导轨长L=2.5m,炮弹质量为m=1kg,忽略摩擦力和空气阻力,在炮弹加速过程中电流始终保持恒定。求:
(1)炮弹出炮口时的速度大小;
(2)若储能器所储能量与储存电荷量满足,此次发射恰好消耗一半电荷量,求炮弹获得的动能与储能器释放能量百分比(计算结果保留三位有效数字)。

【知识点】 电磁炮

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【推荐1】2022年6月17日,经中央军委批准,我国第三艘航空母舰命名为“中国人民解放军海军福建舰”。福建舰是我国完全自主设计建造的第一艘弹射型航空母舰,采用平直通长飞行甲板,配置电磁弹射和阻拦装置,满载排水量8万余吨。舰载作战飞机沿平直跑道起飞过程分为两个阶段:第一阶段是电磁弹射,电磁弹射区的长度为80m,弹射原理如图乙所示,飞机钩在滑杆上,储能装置通过导轨和滑杆放电,产生强电流恒为4000A,导轨激发的磁场在两导轨间近似为匀强磁场,磁感应强度B=10T,在磁场力和飞机发动机推力作用下,滑杆和飞机从静止开始向右加速,在导轨末端飞机与滑杆脱离,导轨间距为3m;第二阶段在飞机发动机推力的作用下匀加速直线运动达到起飞速度。已知飞机离舰起飞速度为100m/s,航空母舰的跑道总长为180m,舰载机总质量为kg,起飞过程中发动机的推力恒定,弹射过程中及飞机发动机推力下的加速过程,舰载机所受阻力恒为飞机发动机推力的20%,求:
(1)电磁弹射过程电磁推力做的功
(2)飞机发动机推力的大小;
(3)电磁弹射过程,飞机获得的加速度。
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【推荐2】中国在军事上有了顶级杀手铜,电磁炮技术取得巨大成功,舰载电磁炮已经进行实弹射击,测试性能相当优秀,海洋强国指日可待。电磁炮的原理模型如图所示,光滑水平加速导轨MN电阻不计,轨道的宽度为L=0.2m,竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B=2T,“弹体”总质量m=0.02kg,弹体在轨道间的电阻R=1Ω,可控电源的电动势可以调控,若初态E=1V、内阻r=4Ω,以保证“电磁炮”匀加速发射,不计空气阻力。求:
(1)弹体所受安培力大小;
(2)弹体从静止加速到10m/s过程中系统产生的总热量。
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【推荐3】电磁炮是一种理想的新型武器,它的主要原理如图所示。2016年12月某某中学创新节活动上,我校黄同学等人制成了简易的“电磁炮”模型并在东山公园作了展示,良好效果,并得到老师和同学们的赞扬。黄同学等人把m = 200g的弹体模型(包括金属杆CD的质量)通过导轨加速,并最终从O点水平抛出,继续飞行击中目标P(如图所示)。若轨道宽L = 1m,电磁炮在导轨上加速距离s = 2.5m,通过的电流为I = 5A,方向如图所示。OA竖直高度为4.9m,AP水平距离为50m。已知匀强磁场的方向为竖直方向且垂直于水平导轨。(导轨间摩擦及空气阻力不计,P视为质点)g取9.8m/s2
求:

(1)判断磁场方向
(2)轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度为多大?
2017-12-28更新 | 166次组卷
共计 平均难度:一般