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。其原理结构可简化为如图甲所示的模型:两根无限长、光滑的平行金属导轨MN、PQ固定在水平面内,相距为L,“电磁炮”弹体为质量为m的导体棒ab,垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好,弹体在轨道间的电阻为R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,“电磁炮”电源的电压能自行调节,用以保证“电磁炮”在轨道上做匀加速运动最终发射出去,其中可控电源的内阻为r,不计空气阻力,导轨的电阻不计。求:
(1)考虑到电磁感应现象,定性描述电源的电压如何自行调节,才能保证“电磁炮”匀加速发射;
(2)弹体从静止经过时间t加速到v的过程中系统消耗的总能量;
(3)把此装置左端电源换成电容为C的电容器,导轨倾斜,与水平夹角为θ(如图乙所示),使磁场仍与导轨平面垂直,将弹体由静止释放,某时刻其速度为v1,定性画出该过程导体棒运动的v—t图象,并写出必要的分析和推理过程。
(1)考虑到电磁感应现象,定性描述电源的电压如何自行调节,才能保证“电磁炮”匀加速发射;
(2)弹体从静止经过时间t加速到v的过程中系统消耗的总能量;
(3)把此装置左端电源换成电容为C的电容器,导轨倾斜,与水平夹角为θ(如图乙所示),使磁场仍与导轨平面垂直,将弹体由静止释放,某时刻其速度为v1,定性画出该过程导体棒运动的v—t图象,并写出必要的分析和推理过程。
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更新时间:2020-03-26 23:13:08
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【知识点】 电磁炮
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适中
(0.65)
名校
【推荐1】质量为m的飞机模型,在水平跑道上由静止匀加速起飞,假定起飞过程中受到的平均阻力为f,发动机牵引力恒为F,离开地面起飞时的速度为v,重力加速度为g。求:
(1)飞机模型的起飞距离(离开地面前的运动距离);
(2)若飞机起飞利用电磁弹射技术,将大大缩短起飞距离。图甲为电磁弹射装置的原理简化示意图,与飞机连接的金属块(图中未画出)可以沿两根相互靠近且平行的导轨无摩擦滑动。使用前先给电容为C的大容量电容器充电,充电电压为U0,弹射飞机时,电容器释放储存电能时所产生的强大电流从一根导轨流入,经过金属块,再从另一根导轨流出;导轨中的强大电流形成的磁场使金属块受磁场力而加速,从而推动飞机起飞。
a、在图乙中画出电源向电容器充电过程中电容器两极板间电压u与极板上所带电荷量q的图像,在此基础上求电容器时储存的电能;
b、在电磁弹射装置与飞机发动机同时工作的情况下,可缩短起飞距离。若金属块推动飞机所做的功与电容器释放电能的比值为η,完成此次弹射后电容器剩余的电荷是原来的一半。求飞机的此次的起飞距离x。
(1)飞机模型的起飞距离(离开地面前的运动距离);
(2)若飞机起飞利用电磁弹射技术,将大大缩短起飞距离。图甲为电磁弹射装置的原理简化示意图,与飞机连接的金属块(图中未画出)可以沿两根相互靠近且平行的导轨无摩擦滑动。使用前先给电容为C的大容量电容器充电,充电电压为U0,弹射飞机时,电容器释放储存电能时所产生的强大电流从一根导轨流入,经过金属块,再从另一根导轨流出;导轨中的强大电流形成的磁场使金属块受磁场力而加速,从而推动飞机起飞。
a、在图乙中画出电源向电容器充电过程中电容器两极板间电压u与极板上所带电荷量q的图像,在此基础上求电容器时储存的电能;
b、在电磁弹射装置与飞机发动机同时工作的情况下,可缩短起飞距离。若金属块推动飞机所做的功与电容器释放电能的比值为η,完成此次弹射后电容器剩余的电荷是原来的一半。求飞机的此次的起飞距离x。
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适中
(0.65)
【推荐2】电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤性武器。如图甲所示为电磁炮工作原理示意图,可简化为图乙模型。某电磁炮导轨长10m,两导轨之间的距离为0.5m。导轨间的磁场可认为是方向垂直 于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为1.5T,电流方向如图所示,电流大小为6×106A。质量为10kg的炮弹收到安培力的作用从导轨右端静止开始一直做匀加速直线运动,到达最左端离开导轨发射出去。整个电磁炮固定在水平面上,忽略炮弹与导轨间的摩擦力。求:
(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。
(2)炮弹到达左端时离开导轨的速度。
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适中
(0.65)
名校
【推荐3】电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器,如图甲为电磁炮工作原理示意图,可简化为图乙模型。某电磁炮导轨长10m,两导轨之间的距离为0.5m。导轨间磁场可认为是方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为1.5T,电流方向如图所示。质量为10kg的炮弹受安培力作用从导轨最右端静止开始做匀加速直线运动,到达最左端离开导轨时的速度大小为2.4×103m/s。整个电磁炮固定在水平面上,忽略炮弹与导轨间的摩擦力。求:
(1)炮弹在导轨中加速时的加速度大小;
(2)导轨中的电流大小。
(1)炮弹在导轨中加速时的加速度大小;
(2)导轨中的电流大小。
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