“電磁炮”問題+電流天平

電磁炮”問題2007海南15．據(jù)報(bào)道，最近已研制出一種可以投入使用的電磁軌道炮，其原理如圖所示。炮彈（可視為長(zhǎng)方形導(dǎo)體）置于兩固定的平行導(dǎo)軌之間，并與軌道壁密接。開始炮彈在導(dǎo)軌的一端，通以電流后炮彈會(huì)被磁力加速，最后從位于導(dǎo)軌另一端的出口高速射出。設(shè)兩導(dǎo)軌之間的距離d=0.10m，導(dǎo)軌長(zhǎng)L=5.0m，炮彈質(zhì)量m=0.3kg。導(dǎo)軌上的電流I的方向如圖中箭頭所示?？烧J(rèn)為，炮彈在軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所在出磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終為B=2.0T,方向垂的影響。直于紙面向里。若炮彈出口速度為v=2.0X103m/s，求通過導(dǎo)軌的電流/。忽略摩擦力與重力的影響。/ > 2011新課標(biāo)18．電磁軌道炮工作原理如圖所示。待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動(dòng)，并與軌道保持良好接觸。電流/從一條軌道流入，通過導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回。軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場(chǎng)（可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與成正比。通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出?，F(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來2的倍，理論上可采用的辦法是IL只將軌道長(zhǎng)度L變?yōu)樵瓉淼?倍IL只將電流/增加至原來的2倍只將彈體質(zhì)量減至原來的一半將彈體質(zhì)量減至原來的一半，軌道長(zhǎng)度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其它量不變（2005北京卷25）右圖是導(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?gòu)牧硪粚?dǎo)軌流回電源?；瑝K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=kl，比例常量k=2.5X10-6T/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5cm后獲得的發(fā)射速度v=3.0km/s（此過程視為勻加速運(yùn)動(dòng)）。1） 求發(fā)射過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。

用“電流天平”測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度1993全國(guó)7．下圖所示的天平可用來測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度。天平的右臂下面掛有一個(gè)矩形線圈，寬為I,共N匝，線圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面。當(dāng)線圈中通有電流1（方向如圖）時(shí)，在天平左、右兩邊加上質(zhì)量各為m「m?的砝碼，天平平衡。當(dāng)電流反向（大小不變）時(shí)，右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后，天平重新平衡。由此可知（ ）（A） 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，大小為（m「m2）g/NII（B） 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，大小為mg/2NII（C） 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外，大小為（m「m2）g/NII（D） 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外，大小為mg/2NII2012新課標(biāo)23.（10分）圖中虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)通過測(cè)量通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力，來測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、并判定其方向。所用部分器材已在圖中給出其中D為位于紙面內(nèi)的U形金屬框，其底邊水平，兩側(cè)邊豎直且等長(zhǎng)；E為直流電源；R為電阻箱；⑥為電流表；S為開關(guān)。此外還有細(xì)沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線。（1） 在圖中畫線連接成實(shí)驗(yàn)電路圖。（2） 完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟中的填空按圖接線。保持開關(guān)S斷開，在托盤內(nèi)加入適量細(xì)沙，使D處于平衡狀態(tài)；然后用天平稱出細(xì)沙質(zhì)量m。閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)R的值使電流大TOC\o"1-5"\h\z小適當(dāng)，在托盤內(nèi)重新加入適量細(xì)沙使D ；然后讀出 ，并用天平稱出 。用米尺測(cè)量 。（3）