導(dǎo)軌式電磁炮實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，其間安放金屬滑塊．滑塊可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸．電源提供的強(qiáng)大電流從一根導(dǎo)軌流入，經(jīng)過(guò)滑塊，再?gòu)牧硪粚?dǎo)軌流回電源．若電源提供的強(qiáng)大電流為I=8.0×105A，兩導(dǎo)軌間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=2T．若導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距L=1.5cm，滑塊的質(zhì)量m=24g，，試求：
（1）滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的安培力的大�。�
（2）要使滑塊獲得v=3.0km/s的速度，導(dǎo)軌至少多長(zhǎng)．
分析：（1）當(dāng)導(dǎo)軌上通入電流后，流過(guò)滑塊的電流與磁場(chǎng)方向垂直，因此滑塊將受安培力作用，根據(jù)F=BIL即可求解．
（2）滑塊在安培力作用下做初速度為零勻加速直線運(yùn)動(dòng)，因此根據(jù)牛頓第二定律求出加速度然后利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2=2ax即可求解．
解答：解：（1）由安培力公式：F=BIL
解得：F=2×8.0×105×1.5×10-2N=2.4×104N
故滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的安培力的大小為2.4×104N．
（2）根據(jù)牛頓第二定律：F=ma
解得：a=
F
m
=
2.4×104
24×10-3
m/s2=1.0×106m/s2
再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2=2ax
解得：x=
v2
2a
=
(3×103)2
2×1.0×106
m=4.5m
故要使滑塊獲得v=3.0km/s的速度，導(dǎo)軌至少4.5m長(zhǎng)．
點(diǎn)評(píng)：本題實(shí)質(zhì)上就是借助安培力問(wèn)題考查了力與運(yùn)動(dòng)，因此解決這類題目的基本思路是對(duì)研究對(duì)象正確進(jìn)行受力分析，弄清運(yùn)動(dòng)形式，然后依據(jù)相應(yīng)規(guī)律求解，同時(shí)注意安培力公式F=BIL中各個(gè)物理量的含義以及公式適用條件．
練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2005?北京）圖是導(dǎo)軌式電磁炮實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定，其間安放金屬滑塊（即實(shí)驗(yàn)用彈丸）．滑塊可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸．電源提供的強(qiáng)大電流從一根導(dǎo)軌流入，經(jīng)過(guò)滑塊，再?gòu)牧硪粚?dǎo)軌流回電源．滑塊被導(dǎo)軌中的電流形成的磁場(chǎng)推動(dòng)而發(fā)射．在發(fā)射過(guò)程中，該磁場(chǎng)在滑塊所在位置始終可以簡(jiǎn)化為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于紙面，其強(qiáng)度與電流的關(guān)系為B=kI，比例常量k=2.5×10-6T/A．已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距l(xiāng)=1.5cm，滑塊的質(zhì)量m=30g，滑塊沿導(dǎo)軌滑行5m后獲得的發(fā)射速度v=3.0km/s（此過(guò)程視為勻加速運(yùn)動(dòng)）．
（1）求發(fā)射過(guò)程中電源提供的電流強(qiáng)度．
（2）若電源輸出的能量有4%轉(zhuǎn)換為滑塊的動(dòng)能，則發(fā)射過(guò)程中電源的輸出功率和輸出電壓各是多大？
（3）若此滑塊射出后隨即以速度v沿水平方向擊中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度為s′．設(shè)砂箱質(zhì)量為M，滑塊質(zhì)量為m，不計(jì)砂箱與水平面之間的摩擦．求滑塊對(duì)砂箱平均沖擊力的表達(dá)式．

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下圖是導(dǎo)軌式電磁炮實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定，其間安放金屬滑塊（即實(shí)驗(yàn)用彈丸）．滑塊可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸．電源提供的強(qiáng)大電流從一根導(dǎo)軌流入，經(jīng)過(guò)滑塊，再?gòu)牧硪粚?dǎo)軌流回電源．滑塊被導(dǎo)軌中的電流形成的磁場(chǎng)推動(dòng)而發(fā)射．在發(fā)射過(guò)程中，該磁場(chǎng)在滑塊所在位置始終可以簡(jiǎn)化為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于紙面，其強(qiáng)度與電流的關(guān)系為B=kI，比例常量k=2.5×10-6T/A．已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距為l=3.0cm，滑塊的質(zhì)量為m=30g，滑塊沿導(dǎo)軌滑行5m后獲得的發(fā)射速度為v=3.0km/s（此過(guò)程視為勻加速運(yùn)動(dòng)）．
（1）求發(fā)射過(guò)程中金屬滑塊的加速度大��；
（2）求發(fā)射過(guò)程中電源提供的電流強(qiáng)度大��；
（3）若電源輸出的能量有9%轉(zhuǎn)換為滑塊的動(dòng)能，則發(fā)射過(guò)程中電源的輸出功率和輸出電壓各是多大？

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如圖15-2-27是導(dǎo)軌式電磁炮實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定，其間安放金屬滑塊(即實(shí)驗(yàn)用彈丸).滑塊可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸.電源提供的強(qiáng)大電流從一根導(dǎo)軌流入，經(jīng)過(guò)滑塊再?gòu)牧硪粚?dǎo)軌流回電流.滑塊被導(dǎo)軌中的電流形成的磁場(chǎng)推動(dòng)而發(fā)射.在發(fā)射過(guò)程中，該磁場(chǎng)在滑塊所在位置始終可以簡(jiǎn)化為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于紙面，其強(qiáng)度與電流的關(guān)系為B=kI，比例常量k=2.5×10-6 T/A.

圖15-2-27

已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距l(xiāng)=1.5 cm，滑塊的質(zhì)量m=30 g，滑塊沿導(dǎo)軌滑行5 m后獲得的發(fā)射速度v=3.0 km/s(此過(guò)程視為勻加速運(yùn)動(dòng)).

(1)求發(fā)射過(guò)程中電源提供的電流；

(2)若電源輸出的能量有4%轉(zhuǎn)換為滑塊的動(dòng)能，則發(fā)射過(guò)程中電源的輸出功率和輸出電壓各是多大？

(3)若此滑塊射出后隨即以速度v沿水平方向擊中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度為s′.設(shè)砂箱質(zhì)量為M，滑塊質(zhì)量為m，不計(jì)砂箱與水平面之間的摩擦，求滑塊對(duì)砂箱平均沖擊力的表達(dá)式.

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下圖是導(dǎo)軌式電磁炮實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定，其間安放金屬滑塊(即實(shí)驗(yàn)用彈丸)�；瑝K可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。電源提供的強(qiáng)大電流從一根導(dǎo)軌流入，經(jīng)過(guò)滑塊，再?gòu)牧硪粚?dǎo)軌流回電源。滑塊被導(dǎo)軌中的電流形成的磁場(chǎng)推動(dòng)而發(fā)射。在發(fā)射過(guò)程中，該磁場(chǎng)在滑塊所在位置始終可以簡(jiǎn)化為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于紙面，其強(qiáng)度與電流的關(guān)系為B=kI,比例常量k=2.5×10-6 T/A。

已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距l(xiāng)=1.5 cm，滑塊的質(zhì)量m=30 g，滑塊沿導(dǎo)軌滑行5 m后獲得的發(fā)射速度v=3.0 km/s(此過(guò)程視為勻加速運(yùn)動(dòng))。

(1)求發(fā)射過(guò)程中電源提供的電流的大�。�

(2)若電源輸出的能量有4%轉(zhuǎn)化為滑塊的動(dòng)能，則發(fā)射過(guò)程中電源的輸出功率和輸出電壓各是多大；

(3)若此滑塊射出后隨即以速度v沿水平方向擊中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度為s′。設(shè)砂箱質(zhì)量為M，滑塊質(zhì)量為m，不計(jì)砂箱與水平面之間的摩擦，求滑塊對(duì)砂箱平均沖擊力的表達(dá)式。

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