Question

【题目】电磁轨道炮的加速原理如图所示。金属炮弹静止置于两固定的平行导电导轨之间，并与轨道良好接触。开始时炮弹在导轨的一端，通过电流后炮弹会被安培力加速，最后从导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离L＝0.10 m，导轨长s＝5.0 m，炮弹质量m＝0.030 kg。导轨上电流I的方向如图中箭头所示。可以认为，炮弹在轨道内匀加速运动，它所在处磁场的磁感应强度始终为B＝2.0 T，方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为v＝2.0×103 m/s，忽略摩擦力与重力的影响。求：

（1）炮弹在两导轨间的加速度大小a；

（2）炮弹作为导体受到磁场施加的安培力大小F；

（3）通过导轨的电流I。

Answer 1

【答案】（1）a＝4.0×105 m/s2 ； （2）F＝1.2×104 N； （3）I＝6.0×104 A。

【解析】

解：(1)炮弹在两导轨间做匀加速运动，因而：

则有：

解得：

(2)忽略摩擦力与重力的影响，合外力则为安培力，所以有：

解得：

(3)炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为：

解得：