题目内容
【题目】如图是“电磁炮”模型的原理结构示意图。光滑水平金属导轨M、N的间距L = 0.2 m,电阻不计,在导轨间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小B = 100 T,装有弹体的导体棒ab垂直放在导轨M、N上的最左端,且始终与导轨接触良好,导体棒ab(含弹体)的质量m = 0.2 kg,在导轨M、N间部分的电阻R = 0.8 Ω,可控电源的内阻r = 0.2 Ω,在某次模拟发射时,可控电源为导体棒ab提供的电流恒为I = 4 × 103 A,不计空气阻力,导体棒ab由静止加速到4 km/s后发射弹体,则( )
A.导体棒ab所受安培力大小为1.6 × 105 N
B.光滑水平导轨的长度至少为10 m
C.该过程系统产生的焦耳热为3.2 × 106 J
D.该过程系统消耗的总能量为1.76 × 106 J
【答案】D
【解析】
A.导体棒ab所受安培力大小为
故A错误;
B.导体棒ab由静止加速到4 km/s,由动能定理得
则水平导轨长度至少为
故B错误;
C.导体棒ab做匀加速运动,则
,
解得该过程需要的时间
则该过程中系统产生的焦耳热
故C错误;
D.该过程导体棒ab(含弹体)增加的动能
系统消耗的总能量
故D正确。
故选D。
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