电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为2.0g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到6km/s。若这种装置的轨道宽2m,长为100m,通过的电流为10A，求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度大小和磁场力的最大功率。（轨道摩擦不计）
【考点】电磁炮；功率的定义、物理意义和计算式的推导．
【答案】轨道间所加匀强磁场的磁感应强度大小为18T，磁场力的最大功率为2.16×106W。
【解答】
【点评】
声明：本试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布。
发布：2024/6/27 10:35:59组卷：55引用：1难度：0.6
相似题
-
1．如图所示为某研究小组设计的电磁炮供弹和发射装置。装置由倾角θ=37°的倾斜导轨和水平导轨在AB处平滑连接而成，电磁炮发射位置CD与AB相距x=0.4m,倾斜导轨处有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度为B1，ABCD区域无磁场，CD处及右侧有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B2。倾斜导轨顶端的单刀双掷开关可连接阻值R=1.5Ω的电阻和电容C=1.0F的电容器。质量m=2.0kg、长度L=1.0m、电阻r=0.5Ω的金属杆ab代替电磁炮弹，金属杆与倾斜导轨间动摩擦因数均为μ1=0.2，和ABCD区域导轨之间动摩擦因数为μ2=0.5，CD右侧导轨光滑且足够长。供弹过程：开关打到S1处，金属杆从倾斜导轨某个位置及以上任意位置由静止释放，金属杆最终都恰好精确停在CD处；发射过程：开关打到S2处，连接电压U=100V电容器，金属杆从CD位置开始向右加速发射。已知导轨间距为L=1.0m,sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2，不计空气阻力。
（1）供弹过程
①金属杆运动到AB时刻，杆ab中电流方向为 （填“a-b”或“b-a”），a端电势 于b端电势（填“高”、“低”或“等”）。
②金属杆到达AB处时速度为 m/s,从AB到CD所用时间为 s。
③为精确供弹，磁感应强度B1的大小为 T。
④如果某次金属杆在倾斜轨道上距AB所在水平面高5m处由静止释放，运动到AB过程中电阻R的发热量；
（2）发射过程
①如果CD右侧导轨光滑且足够长，则开关打到S2处后金属杆的运动情况为 。
A、匀加速运动
B、先是加速度变小的加速运动，后是匀速运动
C、匀速运动
D、先是加速度变大的加速运动，后是匀速运动
②当B2多大时，金属杆发射的最终速度最大？最大速度为多少？
（3）某次充填过程中，操作员没有给电容器充电，然后将倾斜导轨顶端的单刀双掷开关错误地打到S2处后静止释放金属杆，试分析说明金属杆在倾斜轨道将做什么运动？如果B1=3T，金属杆的释放点离AB的距离为10m,则金属杆从释放到下滑到AB的时间为多少？发布：2024/9/4 1:0:8组卷：130引用：1难度：0.1 -
2．电磁炮“电磁炮”（如图甲）是利用电磁力对弹体加速的新型武器，如图乙所示是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L=0.2m。在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=1×102T，“电磁炮”的弹体总质量m=0.2kg,其中弹体在轨道间的电阻R=0.4Ω，电源的内阻r=0.6Ω，电源能为加速弹体提供的电流I=4×103A，不计弹体在运动中产生的感应电动势和空气阻力。
（1）在某次试验发射过程中，弹体所受安培力大小为 N；弹体从静止加速到4km/s,轨道至少要 m；
（2）电磁炮的发射需要大量的电能瞬间释放，这些电能需要电容器来储存，这就需要对电容器先充电。如图所示，导轨的左端连接电容C=5×10-2F的电容器，开关S先接1，使电容器充电，电压充到为U0时将开关S接至2，炮弹受安培力作用开始向右加速运动。直流电源的a端为 （选填“正极”、“负极”或“可正可负”）；
（3）以下分析正确的是 。
A.强迫储能器上端为正极
B.飞机的质量越大，离开弹射器时的动能一定越大
C.强迫储能器储存的能量越多，飞机被加速的时间一定越长
D.平行导轨间距越小，飞机能获得的加速度将越小
（4）充电过程中电容器两极板间的电压u随电容器所带电荷量q发生变化。请在图中画出u-q图像。
（5）由上图可知，充完电后电容器的电压为 V；并可以借助图像求出稳定后电容器储存的能量为 J。发布：2024/9/26 4:0:1组卷：50引用：1难度：0.6 -
3．“电磁炮”的模型示意图如图所示，光滑水平加速导轨电阻不计，轨道间距为L=0.1m,竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B=1T，弹体总质量m=0.01kg,弹体在轨道间的电阻R=1Ω，可控电源的内阻r=4Ω，提供的电流I=0.2A，以保证“电磁炮”匀加速发射，不计空气阻力。求：
（1）弹体所受安培力的大小；
（2）弹体从静止加速到10m/s过程中系统产生的总热量。发布：2024/7/27 8:0:9组卷：12引用：0难度：0.6
