Question

【题目】如图是“电磁炮”模型的原理结构示意图。光滑水平金属导轨M、N的间距L = 0.2 m，电阻不计，在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小B = 100 T，装有弹体的导体棒ab垂直放在导轨M、N上的最左端，且始终与导轨接触良好，导体棒ab（含弹体）的质量m = 0.2 kg，在导轨M、N间部分的电阻R = 0.8 Ω，可控电源的内阻r = 0.2 Ω，在某次模拟发射时，可控电源为导体棒ab提供的电流恒为I = 4 × 103 A，不计空气阻力，导体棒ab由静止加速到4 km/s后发射弹体，则（　　）

A.导体棒ab所受安培力大小为1.6 × 105 N

B.光滑水平导轨的长度至少为10 m

C.该过程系统产生的焦耳热为3.2 × 106 J

D.该过程系统消耗的总能量为1.76 × 106 J

Answer 1

【答案】D

【解析】

A．导体棒ab所受安培力大小为

故A错误；

B．导体棒ab由静止加速到4 km/s，由动能定理得

则水平导轨长度至少为

故B错误；

C．导体棒ab做匀加速运动，则

，

解得该过程需要的时间

则该过程中系统产生的焦耳热

故C错误；

D．该过程导体棒ab（含弹体）增加的动能

系统消耗的总能量

故D正确。

故选D。