(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?煽仉娫吹膬(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

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。
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

下列關(guān)于感應(yīng)電動勢的說法中,不正確的是( 。
A.不管電路是否閉合,只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化,電路中就有感應(yīng)電動勢
B.感應(yīng)電動勢的大小跟穿過電路的磁通量的變化量成正比
C.感應(yīng)電動勢的大小跟穿過電路的磁通量的變化率成正比
D.感應(yīng)電動勢的大小跟穿過回路的磁通量多少無關(guān),但跟單位時間內(nèi)穿過回路的磁通量變化有關(guān)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖(a)所示,圓形線圈P靜止在水平桌面上,其正上方懸掛一相同的線圈Q,P和Q共軸,Q中通有變化的電流,電流隨時間變化的規(guī)律如圖(b)所示,P所受的重力為G,桌面對P的支持力為FN,則
A.t1時刻FN>GB.t2時刻FN>GC.t3時刻FN<GD.t4時刻FN=G

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

在磁感應(yīng)強度B=0.5T的勻強磁場中有一個正方形金屬線圈abcd,邊長L=0.2m.線圈的ad邊與磁場的左側(cè)邊界重合,如圖所示,線圈的電阻R=0.4Ω.用外力把線圈從磁場中移出有兩種方法:一種是用外力把線圈從左側(cè)邊界勻速平移出磁場;另一種是以ad邊為軸,用力使線圈勻速轉(zhuǎn)動移出磁場,兩種過程所用時間都是t=0.1s.求
(1)線圈勻速平移出磁場的過程中,外力對線圈所做的功.
(2)線圈勻速轉(zhuǎn)動移出磁場的過程中,外力對線圈所做的功.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 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:不詳 題型:單選題

如圖所示,相距均為d的三條水平虛線L1、L2和L3,L1與L2、L2與L3之間分別有垂直紙面向外、向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小均為B.一個邊長也是d的正方形導(dǎo)線框,從L1上方一定高度處由靜止開始自由下落,當(dāng)ab邊剛越過L1進入磁場時,恰好以速度v1做勻速直線運動;當(dāng)ab邊在越過L2運動到L3之前的某個時刻,線框又開始以速度v2做勻速直線運動,在線框從進入磁場到速度變?yōu)関2的過程中,設(shè)線框的動能變化量為ΔEk,重力對線框做功為W1,安培力對線框做功為W2,下列說法中正確的有

A.在導(dǎo)線框下落過程中,由于重力做正功,所以v2>v1
B.從ab邊進入磁場到速度變?yōu)関2的過程中,線框動能的變化量為ΔEk=W1+W2
C.從ab邊進入磁場到速度變?yōu)関2的過程中,線框動能的變化量為ΔEk=W1-W2
D.從ab邊進入磁場到速度變?yōu)関2的過程中,機械能減少了W1-ΔEk

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,有兩根和水平方向成θ角的光滑平行的金屬軌道,上端接有可變電阻R,下端足夠長,空間有垂直于軌道平面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B。一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下。經(jīng)過足夠長的時間后,金屬桿的速度會趨近于一個最大速度vm,不計金屬桿的電阻,則

A.如果只增大θ,vm將變大
B.如果只增大B,vm將變大
C.如果只增大R,vm將變小
D.如果只減小m,vm將變大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,金屬桿放在光滑的水平金屬導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌組成閉合矩形電路,長回路總電阻回路處在豎直向上的磁場中,金屬桿用水平繩通過定滑輪連接質(zhì)量的木塊,磁感應(yīng)強度從開始隨時間均勻增強,5s末木塊將離開水平面,不計一切摩擦,g取,求回路中的電流強度。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,足夠長金屬導(dǎo)軌豎直放置,金屬棒ab、cd均通過棒兩端的環(huán)套在金屬導(dǎo)軌上.噓線上方有垂直紙面向里的勻強磁場,虛線下方有豎直向下的勻強磁場.ab、cd棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)均為,兩棒總電阻為R,導(dǎo)軌電阻不計.開始兩棒均靜止在圖示位置,當(dāng)cd棒無初速釋放時,對ab棒施加豎直向上的力F,沿導(dǎo)軌向上做勻加速運動.則
A.ab棒中的電流方向由ba
B.cd棒先加速運動后勻速運動
C.cd棒所受摩擦力的最大值等于cd棒的重力
D.力F做的功等于兩金屬棒產(chǎn)生的電熱與增加的機械能之和

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案