题目内容

电磁炮的基本原理如图所示,把待发射的炮弹(导体)放置在强磁场中的两条平行导轨(导轨与水平方向成角)上,磁场方向和导轨平面垂直。若给导轨以很大的电流I,使炮弹作为一个载流导体在磁场的作用下,沿导轨做加速运动,以某一速度发射出去。已知匀强磁场的磁感应强度为B,两导轨间的距离为L,磁场中导轨的长度为s,炮弹的质量为m,炮弹和导轨间摩擦不计。试问:在导轨与水平方向的夹角一定时,要想提高炮弹发射时的速度v0,从设计角度看可以怎么办?(通过列式分析,加以说明)

当炮弹质量和导轨倾角一定时,增大B、I、L、s都可以提高炮弹的发射速度v0

提示:当通入的电流为I时,炮弹受到的安培力为F=BIL,发射过程中安培力做功WB=Fs,在发射过程中克服重力做的功为WG=mgssin,由动能定理,有WB-WG=mv02,联立解得

v0=,所以说当炮弹质量和导轨倾角一定时,增大B、I、L、s都可以提高炮弹的发射速度v0。

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