“电磁炮”问题+电流天平

电磁炮”问题2007海南15．据报道，最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示。炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接。开始炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离d=0.10m，导轨长L=5.0m，炮弹质量m=0.3kg。导轨上的电流I的方向如图中箭头所示。可认为，炮弹在轨道内运动时，它所在出磁场的磁感应强度始终为B=2.0T,方向垂的影响。直于纸面向里。若炮弹出口速度为v=2.0X103m/s，求通过导轨的电流/。忽略摩擦力与重力的影响。/ > 2011新课标18．电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流/从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场（可视为匀强磁场）磁感应强度的大小与成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来2的倍，理论上可采用的办法是IL只将轨道长度L变为原来的2倍IL只将电流/增加至原来的2倍只将弹体质量减至原来的一半将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变（2005北京卷25）右图是导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块（即实验用弹丸）。滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为B=kl，比例常量k=2.5X10-6T/A。已知两导轨内侧间距l=1.5cm，滑块的质量m=30g,滑块沿导轨滑行5cm后获得的发射速度v=3.0km/s（此过程视为匀加速运动）。1） 求发射过程中电源提供的电流强度；2） 若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大；（3）若此滑块射出后随即以速度v沿水平方向击中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度为s'。设砂箱质量为M,滑块质量为m,不计砂箱与水平面之间的摩擦。求滑块对砂箱平均冲击力的表达式。

用“电流天平”测定磁感应强度1993全国7．下图所示的天平可用来测定磁感应强度。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为I,共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流1（方向如图）时，在天平左、右两边加上质量各为m「m?的砝码，天平平衡。当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡。由此可知（ ）（A） 磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为（m「m2）g/NII（B） 磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg/2NII（C） 磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为（m「m2）g/NII（D） 磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg/2NII2012新课标23.（10分）图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用部分器材已在图中给出其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；⑥为电流表；S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。（1） 在图中画线连接成实验电路图。（2） 完成下列主要实验步骤中的填空按图接线。保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m。闭合开关S,调节R的值使电流大TOC\o"1-5"\h\z小适当，在托盘内重新加入适量细沙使D ；然后读出 ，并用天平称出 。用米尺测量 。（3）