(20分)“電磁炮”是利用電磁力對彈體加速的新型武器,具有速度快,效率高等優(yōu)點。如圖是“電磁炮”的原理結(jié)構(gòu)示意圖。光滑水平加速導(dǎo)軌電阻不計,軌道寬為L=0.2m。在導(dǎo)軌間有豎直向上的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=1×102T。“電磁炮”彈體總質(zhì)量m=0.2kg,其中彈體在軌道間的電阻R=0.4Ω。可控電源的內(nèi)阻r=0.6Ω,電源的電壓能自行調(diào)節(jié),以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射。在某次試驗發(fā)射時,電源為加速彈體提供的電流是I=4×103A,不計空氣阻力。求:

(1)彈體所受安培力大。
(2)彈體從靜止加速到4km/s,軌道至少要多長?
(3)彈體從靜止加速到4km/s過程中,該系統(tǒng)消耗的總能量;
(4)請說明電源的電壓如何自行調(diào)節(jié),以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射。

(1)  (2)20m (3)  (4)電壓應(yīng)增大

解析試題分析:(1)由安培力公式:
(2)由動能定理
得到彈體從靜止加速到4km/s,軌道長
(3)根據(jù)

發(fā)射彈體過程產(chǎn)生的焦耳熱:
彈體的動能為:
系統(tǒng)消耗總能量為:
(4)由于彈體的速度增大,彈體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,
電源的電壓應(yīng)增大,抵消產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,以保證電源為加速彈體提供恒定的電流,
使“電磁炮”勻加速發(fā)射。
考點:本題考查安培力、動能定理和能量守恒定律。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:單選題

如圖L是繞在鐵芯上的線圈,它與電阻R、開關(guān)S和電池E構(gòu)成閉合回路.線圈的直流電阻RLR,開關(guān)S開始處于閉合狀態(tài),電阻兩端電壓Uab=U0,在t=tl時刻,斷開開關(guān)S,則能較準(zhǔn)確表示電阻R兩端的電勢差Uab隨時間t變化的圖線是(   )

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

如圖所示,閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計,將它從圖示位置勻速拉出勻強磁場.若第一次用0.2 s時間拉出,外力做的功為W1,通過導(dǎo)線截面的電荷量為q1;第二次用0.6 s時間拉出,外力所做的功為W2,通過導(dǎo)線截面的電荷量為q2,則W1      W2, q1       q2 。(兩空均選填“>” “<” “=”)。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

(18分)如圖所示,間距為L的光滑M、N金屬軌道水平放置,ab是電阻為R0的金屬棒,此棒可緊貼平行導(dǎo)軌滑動.導(dǎo)軌右側(cè)連接一水平放置的平行板電容器,板間距為d,板長也為L,導(dǎo)軌左側(cè)接阻值為R的定值電阻,其它電阻忽略不計.軌道處的磁場方向垂直軌道平面向下,電容器處的磁場垂直紙面向里,磁感應(yīng)強度均為B。當(dāng)ab以速度v0向右勻速運動時,一帶電量大小為q的粒子以某一速度從緊貼A板左側(cè)平行于A板進入電容器內(nèi),恰好做勻速圓周運動,并從C板右側(cè)邊緣離開.試求:

(1)AC兩板間的電壓U;
(2)帶電粒子的質(zhì)量m;
(3)帶電粒子的速度大小v.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

如圖所示,在磁感應(yīng)強度為的勻強磁場中,導(dǎo)體棒AB的在金屬框架上以的速度向右滑動,已知導(dǎo)體棒長為,電阻為,,其他電阻不計,則導(dǎo)體棒端點上的電壓大小是          V, 電壓高的點是______(A或B)

 

 

 

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖甲所示是某人設(shè)計的一種振動發(fā)電裝置,它的結(jié)構(gòu)是一個套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r=0.1 m、匝數(shù)n=20的線圈,磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如圖乙所示)。在線圈所在位置磁感應(yīng)強度B的大小均為0.2 T,線圈的電阻為2 Ω,它的引出線接有8 Ω的小電珠L(可以認(rèn)為電阻為定值)。外力推動線圈框架的P端,使線圈沿軸線做往復(fù)運動,便有電流通過電珠。當(dāng)線圈向右的位移x隨時間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(x取向右為正),求:

(1)線圈運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流I的大小,并在圖丁中畫出感應(yīng)電流隨時間變化的圖像(在圖甲中取電流由C向上流過電珠L到D為正);
(2)每一次推動線圈運動過程中作用力F的大小;
(3)該發(fā)電機的輸出功率P(摩擦等損耗不計);

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(16分)如圖所示,兩平行導(dǎo)軌間距,足夠長光滑的傾斜部分和粗糙的水平部分圓滑連接,傾斜部分與水平面的夾角,垂直斜面方向向上的勻強磁場磁感應(yīng)強度,水平部分沒有磁場,金屬桿質(zhì)量,電阻Ω,運動中與導(dǎo)軌始終接觸良好,并且垂直于導(dǎo)軌。電阻Ω,導(dǎo)軌電阻不計。當(dāng)金屬棒從斜面上距底面高以上的任何地方由靜止釋放后,在水平面上滑行的最大距離,取,求:

(1)金屬棒在斜面上的最大運動速度;
(2)金屬棒與水平導(dǎo)軌間的動摩擦因素;
(3)若金屬棒從高度處由靜止釋放,電阻產(chǎn)生的熱量.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖甲所示,兩根足夠長、電阻不計的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L1=1m,導(dǎo)軌平面與水平面成θ=30°角,上端連接阻值R=1.5Ω的電阻;質(zhì)量為m=0.2kg、阻值r=0.5Ω的勻質(zhì)金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上,距離導(dǎo)軌最上端為L2=4m,棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。整個裝置處于一勻強磁場中,該勻強磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直,磁感應(yīng)強度大小隨時間變化的情況如圖乙所示。(g=10m/s2

(1)保持ab棒靜止,在0~4s內(nèi),通過金屬棒ab的電流多大?方向如何?
(2)為了保持ab棒靜止,需要在棒的中點施加了一平行于導(dǎo)軌平面的外力F,求當(dāng)t=2s時,外力F的大小和方向;
(3)5s后,撤去外力F,金屬棒將由靜止開始下滑,這時用電壓傳感器將R兩端的電壓即時采集并輸入計算機,在顯示器顯示的電壓達到某一恒定值后,記下該時刻棒的位置,測出該位置與棒初始位置相距2.4m,求金屬棒此時的速度及下滑到該位置的過程中在電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(12分).如圖所示,水平面上有一個動力小車,在動力小車上豎直固定著一個長度L1、寬度L2的矩形線圈,線圈匝線為n,總電阻為R,小車和線圈的總質(zhì)量為m,小車運動過程所受摩擦力為f。小車最初靜止,線圈的右邊剛好與寬為d(d﹥L1)的有界磁場的左邊界重合。磁場方向與線圈平面垂直,磁感應(yīng)強度為B,F(xiàn)控制動力小車牽引力的功率,讓它以恒定加速度a進入磁場,線圈全部進入磁場后,開始做勻速直線運動,直至完全離開磁場,整個過程中,牽引力的總功為W。

(1)求線圈進入磁場過程中,感應(yīng)電流的最大值和通過導(dǎo)線橫截面的電量。
(2)求線圈進入磁場過程中,線圈中產(chǎn)生的焦耳熱。
(3)寫出整個過程中,牽引力的功率隨時間變化的關(guān)系式。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案