题目内容

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安培力加速,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d=0.10 m,导轨长L=5.0 m,炮弹质量m=0.30 kg,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=2.0 T,方向垂直于纸面向里.若炮弹出口速度为v=2.0×103 m/s,求通过导轨的电流I,忽略摩擦力与重力的影响.

答案:
解析:

  讲析: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=IdB

  设炮弹的加速度的大小为a,由牛顿第二定律有F=ma

  炮弹在两导轨间做匀加速运动,有v2=2aL

  联立以上三式得I==6×105 A.

  点评:本题考查了对安培力、牛顿第二定律、匀变速直线运动规律的知识的理解和运用,解题的关键是:研究物体运动时,一定要正确进行受力分析,找出运动满足的规律,然后列方程求解.


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