Question

【題目】下圖為導(dǎo)軌式電磁炮實驗裝置示意圖。兩根平行長直金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定，其間安放金屬滑塊（即實驗用彈丸），滑塊可沿導(dǎo)軌無摩擦滑行，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)過滑塊，再從另一導(dǎo)軌流回電源，滑塊被導(dǎo)軌中的電流形成的磁場推動而發(fā)射。在發(fā)射過程中，該磁場在滑塊所在位置始終可以簡化為勻強(qiáng)磁場，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=8.0×10-5T/A.已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距l=1.5cm，滑塊的質(zhì)量m=30g，滑塊沿導(dǎo)軌滑行x=5m后獲得的發(fā)射速度v=3.0km/s（此過程視為勻加速運動）。

(1)求發(fā)射過程中滑塊滑行的加速度和電源提供的電流各是多大?

(2)若電源輸出的能量有4%轉(zhuǎn)換為滑塊的動能，則發(fā)射過程中電源的平均輸出功率多大?（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】(1)a=9×105m/s2, I=1.5×105A (2)P=1.0×109W

【解析】

(1)由勻變速運動公式有：v2=2ax ①

解得a=9×105m/s2

根據(jù)牛頓第二定律F=ma ②

安培力公式F=IlB ③

及B=kI

得： kI2l=ma ④

解得：

(2)滑塊獲得的動能是電源輸出能量的4%，即 ⑤

發(fā)射過程中電源供電時間 ⑥

電源平均輸出功率為