（20分）“電磁炮”是利用電磁力對(duì)彈體加速的新型武器，具有速度快，效率高等優(yōu)點(diǎn)。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(jì)，軌道寬為L(zhǎng)＝0.2m。在導(dǎo)軌間有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1×102T�！半姶排凇睆楏w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(yàn)發(fā)射時(shí)，電源為加速?gòu)楏w提供的電流是I＝4×103A，不計(jì)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(zhǎng)？
（3）彈體從靜止加速到4km/s過(guò)程中，該系統(tǒng)消耗的總能量；
（4）請(qǐng)說(shuō)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(dòng)能定理
得到彈體從靜止加速到4km/s，軌道長(zhǎng)
（3）根據(jù)

發(fā)射彈體過(guò)程產(chǎn)生的焦耳熱：
彈體的動(dòng)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(dòng)勢(shì)，
電源的電壓應(yīng)增大，抵消產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，以保證電源為加速?gòu)楏w提供恒定的電流，
使“電磁炮”勻加速發(fā)射。
考點(diǎn)：本題考查安培力、動(dòng)能定理和能量守恒定律。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：單選題

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

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科目：高中物理 來(lái)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(jì)，將它從圖示位置勻速拉出勻強(qiáng)磁場(chǎng).若第一次用0.2 s時(shí)間拉出，外力做的功為W1，通過(guò)導(dǎo)線截面的電荷量為q1；第二次用0.6 s時(shí)間拉出，外力所做的功為W2，通過(guò)導(dǎo)線截面的電荷量為q2，則W1      W2, q1       q2 。（兩空均選填“>” “<” “=”）。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：填空題

（18分）如圖所示，間距為L(zhǎng)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(dòng)．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(zhǎng)也為L(zhǎng)，導(dǎo)軌左側(cè)接阻值為R的定值電阻，其它電阻忽略不計(jì)．軌道處的磁場(chǎng)方向垂直軌道平面向下，電容器處的磁場(chǎng)垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B。當(dāng)ab以速度v0向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(jìn)入電容器內(nèi)，恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，并從C板右側(cè)邊緣離開(kāi)．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．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：填空題

如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體棒AB的在金屬框架上以的速度向右滑動(dòng)，已知導(dǎo)體棒長(zhǎng)為，電阻為，，其他電阻不計(jì)，則導(dǎo)體棒端點(diǎn)上的電壓大小是          V, 電壓高的點(diǎn)是______（A或B）

 

 

 

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖甲所示是某人設(shè)計(jì)的一種振動(dòng)發(fā)電裝置，它的結(jié)構(gòu)是一個(gè)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(chǎng)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(qiáng)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(zhǎng)（可以認(rèn)為電阻為定值）。外力推動(dòng)線圈框架的P端，使線圈沿軸線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，便有電流通過(guò)電珠。當(dāng)線圈向右的位移x隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖丙所示時(shí)（x取向右為正），求：

（1）線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流I的大小，并在圖丁中畫(huà)出感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像（在圖甲中取電流由C向上流過(guò)電珠L(zhǎng)到D為正）；
（2）每一次推動(dòng)線圈運(yùn)動(dòng)過(guò)程中作用力F的大��；
（3）該發(fā)電機(jī)的輸出功率P（摩擦等損耗不計(jì)）；

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（16分）如圖所示，兩平行導(dǎo)軌間距，足夠長(zhǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度，水平部分沒(méi)有磁場(chǎng)，金屬桿質(zhì)量，電阻Ω，運(yùn)動(dòng)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(jì)。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(yùn)動(dòng)速度；
（2）金屬棒與水平導(dǎo)軌間的動(dòng)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.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖甲所示，兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L(zhǎng)1＝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L(zhǎng)2＝4m，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。整個(gè)裝置處于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，該勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)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(guò)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(diǎn)施加了一平行于導(dǎo)軌平面的外力F，求當(dāng)t＝2s時(shí)，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(kāi)始下滑，這時(shí)用電壓傳感器將R兩端的電壓即時(shí)采集并輸入計(jì)算機(jī)，在顯示器顯示的電壓達(dá)到某一恒定值后，記下該時(shí)刻棒的位置，測(cè)出該位置與棒初始位置相距2.4m，求金屬棒此時(shí)的速度及下滑到該位置的過(guò)程中在電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（12分）．如圖所示，水平面上有一個(gè)動(dòng)力小車(chē)，在動(dòng)力小車(chē)上豎直固定著一個(gè)長(zhǎng)度L1、寬度L2的矩形線圈，線圈匝線為n，總電阻為R，小車(chē)和線圈的總質(zhì)量為m，小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程所受摩擦力為f。小車(chē)最初靜止，線圈的右邊剛好與寬為d（d﹥L1）的有界磁場(chǎng)的左邊界重合。磁場(chǎng)方向與線圈平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B�，F(xiàn)控制動(dòng)力小車(chē)牽引力的功率，讓它以恒定加速度a進(jìn)入磁場(chǎng)，線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)后，開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，直至完全離開(kāi)磁場(chǎng)，整個(gè)過(guò)程中，牽引力的總功為W。

（1）求線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中，感應(yīng)電流的最大值和通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電量。
（2）求線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中，線圈中產(chǎn)生的焦耳熱。
（3）寫(xiě)出整個(gè)過(guò)程中，牽引力的功率隨時(shí)間變化的關(guān)系式。

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