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图2-24是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＝2.5×10 -6 T/A.

已知两导轨内侧间距l＝1.5 cm，滑块的质量m＝30 g，滑块沿导轨滑行5 m后获得的发射速度v＝3.0 km/s（此过程视为匀加速运动）.

图2-24

（1）求发射过程中电源提供的电流强度.

（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输出功率和输出电压各是多大?

解析：（1）由匀加速运动公式

　a= =9×105 m/s 2

由安培力公式和牛顿第二定律，有

F=BIl=kI2l，　kI2l=ma　

因此I= =8.5×105 A

（2）滑块获得的动能是电源输出能量的4%，即：

　PΔt×4%=mv2

发射过程中电源供电时间Δt=×10-2 s

所需的电源输出功率为=1.0×109 W

由功率P＝IU，解得输出电压：U==1.2×103 V

答案：（1）8.5×105? A（2）1.0×109? W，1.2×103 V

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