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:248 题号:3569807
电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的高能杀伤武器,具有速度快命中率高,发射成本低,减少污染等特点,是21世纪的理想兵器,它的主要原理如图所示,1982年澳大利亚大学制成的能把2.2g的弹体加速到10km/s的电磁炮(常规炮弹约为20km/s),若轨道宽为2m,长为100m,通过的电流为10A,求:
(1)轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度B
(2)磁场力的最大功率。
【知识点】 电磁炮

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【推荐1】电磁炮是一种新型武器,下图为简化后的原理图,恒流源的电流通过金属杆EF(装有弹头),两平行金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中,金属杆受磁场力推动向右加速。设弹头质量(含金属杆EF的质量),轨道宽度,长度,通过的电流大小恒为,弹头从导轨最左端开始由静止匀加速至最右端,达到的发射速度,重力加速度,(轨道摩擦不计),求:
(1)弹头在导轨上运动的时间;
(2)导轨间匀强磁场的磁感应强度的大小;
(3)采取哪些措施能提高弹头的发射速度。(至少提两条)
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【推荐2】下图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,比例常量k=8.0×10-5T/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v=3.0km/s(此过程视为匀加速运动).

(1)求发射过程中滑块滑行的加速度和电源提供的电流各是多大?
(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平均输出功率多大?(保留两位有效数字)
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【推荐3】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型武器和航天运载器,如图所示是电磁轨道炮的原理结构示意图。光滑水平导轨宽为L,在导轨间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小始终为B,炮体可视为质量为m、电阻为R、长度为L并与导轨垂直的金属棒,其余部分电阻不计,电源的电压能自行调节,以保证炮体匀加速发射。在某次试验发射时,电源为加速弹体提供的电流恒为I,弹体速度从静止加速到v,不计空气阻力。求:
(1)要完成此次发射,轨道至少需要多长?
(2)如果不考虑摩擦作用,该发射过程中金属棒产生的热量是多少?
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