Question

（2007?海南）据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示．炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接．开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距离w=0.10m，导轨长L=5.0m，炮弹质量m=0.30kg．导轨上的电流I的方向如图中箭头所示．可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B=2.0T，方向垂直于纸面向里．若炮弹出口速度为v=2.0×10³m/s，求通过导轨的电流I．忽略摩擦力与重力的影响．

Answer 1

分析：当导轨上通入电流后，炮弹在安培力的作用下，做初速度为零匀加速直线运动，因此根据牛顿第二定律求出加速度然后利用运动学公式即可求解．

解答：解：在导轨通有电流I时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为
F=IwB                                      ①
设炮弹的加速度的大小为a，则有因而
F=ma                                       ②
炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而v²=2aL     ③
联立①②③代入题给数据得：I=6×10⁵A
故通过导轨的电流I=6×10⁵A．

点评：本题实质上就是借助安培力问题考查了力与运动，因此解决这类题目的基本思路是对研究对象正确进行受力分析，弄清运动形式，然后依据相应规律求解．