導(dǎo)軌式電磁炮實驗裝置如圖所示，兩根平行長直金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，其間安放金屬滑塊．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．若電源提供的強大電流為I=8.0×105A，兩導(dǎo)軌間存在方向垂直于紙面向里的勻強磁場，且磁感應(yīng)強度大小B=2T．若導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距L=1.5cm，滑塊的質(zhì)量m=24g，，試求：
（1）滑塊運動過程中受到的安培力的大��；
（2）要使滑塊獲得v=3.0km/s的速度，導(dǎo)軌至少多長．
分析：（1）當導(dǎo)軌上通入電流后，流過滑塊的電流與磁場方向垂直，因此滑塊將受安培力作用，根據(jù)F=BIL即可求解．
（2）滑塊在安培力作用下做初速度為零勻加速直線運動，因此根據(jù)牛頓第二定律求出加速度然后利用運動學(xué)公式v2=2ax即可求解．
解答：解：（1）由安培力公式：F=BIL
解得：F=2×8.0×105×1.5×10-2N=2.4×104N
故滑塊運動過程中受到的安培力的大小為2.4×104N．
（2）根據(jù)牛頓第二定律：F=ma
解得：a=
F
m
=
2.4×104
24×10-3
m/s2=1.0×106m/s2
再由運動學(xué)公式v2=2ax
解得：x=
v2
2a
=
(3×103)2
2×1.0×106
m=4.5m
故要使滑塊獲得v=3.0km/s的速度，導(dǎo)軌至少4.5m長．
點評：本題實質(zhì)上就是借助安培力問題考查了力與運動，因此解決這類題目的基本思路是對研究對象正確進行受力分析，弄清運動形式，然后依據(jù)相應(yīng)規(guī)律求解，同時注意安培力公式F=BIL中各個物理量的含義以及公式適用條件．
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2005?北京）圖是導(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磁場，方向垂直于紙面，其強度與電流的關(guān)系為B=kI，比例常量k=2.5×10-6T/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)射過程中電源提供的電流強度．
（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，不計砂箱與水平面之間的摩擦．求滑塊對砂箱平均沖擊力的表達式．

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科目：高中物理 來源： 題型：

下圖是導(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磁場，方向垂直于紙面，其強度與電流的關(guān)系為B=kI，比例常量k=2.5×10-6T/A．已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距為l=3.0cm，滑塊的質(zhì)量為m=30g，滑塊沿導(dǎo)軌滑行5m后獲得的發(fā)射速度為v=3.0km/s（此過程視為勻加速運動）．
（1）求發(fā)射過程中金屬滑塊的加速度大小；
（2）求發(fā)射過程中電源提供的電流強度大��；
（3）若電源輸出的能量有9%轉(zhuǎn)換為滑塊的動能，則發(fā)射過程中電源的輸出功率和輸出電壓各是多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖15-2-27是導(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)軌流回電流.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磁場，方向垂直于紙面，其強度與電流的關(guān)系為B=kI，比例常量k=2.5×10-6 T/A.

圖15-2-27

已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距l(xiāng)=1.5 cm，滑塊的質(zhì)量m=30 g，滑塊沿導(dǎo)軌滑行5 m后獲得的發(fā)射速度v=3.0 km/s(此過程視為勻加速運動).

(1)求發(fā)射過程中電源提供的電流；

(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，不計砂箱與水平面之間的摩擦，求滑塊對砂箱平均沖擊力的表達式.

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科目：高中物理 來源： 題型：

下圖是導(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�；瑝K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磁場，方向垂直于紙面，其強度與電流的關(guān)系為B=kI,比例常量k=2.5×10-6 T/A。

已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距l(xiāng)=1.5 cm，滑塊的質(zhì)量m=30 g，滑塊沿導(dǎo)軌滑行5 m后獲得的發(fā)射速度v=3.0 km/s(此過程視為勻加速運動)。

(1)求發(fā)射過程中電源提供的電流的大�。�

(2)若電源輸出的能量有4%轉(zhuǎn)化為滑塊的動能，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，不計砂箱與水平面之間的摩擦，求滑塊對砂箱平均沖擊力的表達式。

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