题目内容
【题目】电磁轨道炮的加速原理如图所示。金属炮弹静止置于两固定的平行导电导轨之间,并与轨道良好接触。开始时炮弹在导轨的一端,通过电流后炮弹会被安培力加速,最后从导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离L=0.10 m,导轨长s=5.0 m,炮弹质量m=0.030 kg。导轨上电流I的方向如图中箭头所示。可以认为,炮弹在轨道内匀加速运动,它所在处磁场的磁感应强度始终为B=2.0 T,方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为v=2.0×103 m/s,忽略摩擦力与重力的影响。求:
(1)炮弹在两导轨间的加速度大小a;
(2)炮弹作为导体受到磁场施加的安培力大小F;
(3)通过导轨的电流I。
【答案】(1)a=4.0×105 m/s2 ; (2)F=1.2×104 N; (3)I=6.0×104 A。
【解析】
解:(1)炮弹在两导轨间做匀加速运动,因而:
则有:
解得:
(2)忽略摩擦力与重力的影响,合外力则为安培力,所以有:
解得:
(3)炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为:
解得:
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