Question

【题目】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）

Answer 1

【答案】(1)a=9×105m/s2, I=1.5×105A (2)P=1.0×109W

【解析】

(1)由匀变速运动公式有：v2=2ax ①

解得a=9×105m/s2

根据牛顿第二定律F=ma ②

安培力公式F=IlB ③

及B=kI

得： kI2l=ma ④

解得：

(2)滑块获得的动能是电源输出能量的4%，即 ⑤

发射过程中电源供电时间 ⑥

电源平均输出功率为