题目内容
14.电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示,1982年,澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10km/s的电磁炮(常规炮弹的速度约为2km/s),若轨道宽2m,长为100m,通以恒定电流10A,则(1)轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大?
(2)安培力的最大功率为多大?(不计轨道摩擦)
分析 (1)金属杆受到安培力作用,做加速运动,使弹体获得了速度,根据动能定理和安培力公式求解匀强磁场的磁感应强度.
(2)当弹体被加速到最大速度时,磁场力有最大功率,由公式P=Fv求解.
解答 解:(1)由题设条件,炮弹水平方向受恒定磁场力作用,由动能定理有:
FB•S=$\frac{1}{2}$mvm2-0
又安培力大小为 FB=BIL
即得:BILS=$\frac{1}{2}$mvm2,
则得:B=$\frac{m{v}_{m}^{2}}{2ILS}$=$\frac{2.2×1{0}^{-3}×(1{0}^{4})^{2}}{2×10×2×100}$=55T
(2)由题知,当弹体被加速到最大速度时,磁场力有最大功率,则:
Pm=BIL•vm=55×10×2×104W=1.1×107W
答:(1)所加的匀强磁场磁感应强度是55T.
(2)发射炮弹过程中,磁场力的最大功率是1.1×107W.
点评 本题重点是运动学的应用,由运动学得到加速度才能得到磁感应强度;及安培力是恒力,涉及到力空间的累积效应,运用动能定理研究是常用的思路.
练习册系列答案
相关题目
10.如图所示,在远距离输电过程中,若保持输送功率不变,下列说法正确的是( )
A. | 升高U1会增大输电电流I2 | B. | 升高U1会增大线路的功率损耗 | ||
C. | 升高U1会增大线路的电压损耗 | D. | 升高U1会提高电能的利用率 |
5.如图所示,正点电荷形成的电场中,两点A和B(实线为电场线,虚线为等势面).关于A、B两点的场强大小E和电势ϕ,正确的是( )
A. | EA=EB,ϕA=ϕB | B. | EA>EB,ϕA>ϕB | C. | EA<EB,ϕA<ϕB | D. | EA>EB,ϕA<ϕB |
9.关于静电场,下列结论普遍成立的是( )
A. | 电场强度大的地方电势高,电场强度小的地方电势低 | |
B. | 电场强度为零处,电势一定为零 | |
C. | 将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点,电场力做功为零 | |
D. | 在正电荷或负电荷产生的静电场中,场强方向都指向电势降低最快的方向 |
19.物体在竖直向上的拉力和重力的作用下竖直向下运动,其运动的v-t图象如图所示.则( )
A. | 在0~2s内,物体处于失重状态 | |
B. | 第1s末和第4s末重力做功的功率相同 | |
C. | 在0~2s内和3~5s内的平均速度的方向不同 | |
D. | 在0~2s内,拉力对物体做正功 |
3.一消防队员从一平台上无初速度跳下,下落了2m后双脚触地,接着他用双腿弯曲的方法缓冲,使中心又下降了0.5m,在着地过程中,可估计地面对他双脚的平均作用力为( )
A. | 自身所受重力的10倍 | B. | 自身所受重力的8倍 | ||
C. | 自身所受重力的5倍 | D. | 自身所受重力的2倍 |