Question

5．电磁炮可以发射质量10千克，飞行速度达7倍音速的炮弹，炮弹炮口动能达到30兆焦耳，射程可达160公里以上，发射炮弹时的反作用力几乎可忽略不计．电磁炮的原理是运用高功率的电脉冲产生强磁场，强磁场驱动炮弹发射．该装置主要有蓄电池组合加速其组成．3000V的蓄电池可以在2毫秒之内为加速器提供10⁶A电流的一个电脉冲用于加速炮弹．
（1）电磁炮发射过程中的反作用力是指发射的炮弹对电磁炮的作用力；
（2）使炮弹口动能达到30兆焦耳，至少需要几个电脉冲？
（3）一个电脉冲，电源的输出功率是多少？

Answer 1

分析 （1）物体间力的作用是相互的，施力物体同时也是受力物体；
（2）求出一个电脉冲提供的动能，而炮弹炮口动能达到30MJ，可求需要的电脉冲个数；
（3）利用P=$\frac{W}{t}$求一个电脉冲电源的输出功率．

解答 解：
（1）电磁炮发射过程中的反作用力是指发射的炮弹对电磁炮的作用力；
（2）一个电脉冲提供的动能：
W=UIt=3000V×10⁶A×2×10^-3s=6×10⁶J=6MJ，
炮弹炮口动能达到30MJ，需要的电脉冲个数：
n=$\frac{30MJ}{6MJ}$=5（个）；
（3）一个电脉冲，电源的输出功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{6×1{0}^{6}J}{2×1{0}^{-3}s}$=3×10⁹W．
故答案为：（1）发射的炮弹；电磁炮；
（2）使炮弹口动能达到30兆焦耳，至少需要5个电脉冲；
（3）一个电脉冲，电源的输出功率是3×10⁹W．

点评 本题考查了力的作用是相互的和电功率的计算，能从题干得出相关信息是解题的关键．