Question

4．據(jù)報(bào)道，最近實(shí)驗(yàn)室已研制出一種電磁軌道炮，其實(shí)驗(yàn)裝置俯視如圖．炮彈（圖中陰影部分）置于兩固定的平行導(dǎo)軌之間，并與軌道壁密接．開(kāi)始時(shí)炮彈在導(dǎo)軌的一端，通以電流后炮彈會(huì)被磁場(chǎng)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=10g．導(dǎo)軌上電流I的方向如圖中箭頭所示．可以認(rèn)為，炮彈在軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所在處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終為B=50.0T，若炮彈出口速度為v=2.0×10³m/s，求：
（1）磁場(chǎng)的方向；
（2）通過(guò)導(dǎo)軌的電流I．（忽略摩擦力與重力的影響）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)左手定則可判斷出磁場(chǎng)的方向
（2）當(dāng)導(dǎo)軌上通入電流后，炮彈在安培力的作用下，做初速度為零勻加速直線運(yùn)動(dòng)，因此根據(jù)牛頓第二定律求出加速度然后利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式即可求解．

解答 解：（1）炮彈受到的安培力享有，根據(jù)左手定則可知，磁場(chǎng)垂直紙面向里；
（2）在導(dǎo)軌通有電流I時(shí)，炮彈作為導(dǎo)體受到磁場(chǎng)施加的安培力為：F=Bid ①
設(shè)炮彈的加速度的大小為a，則：F=ma ②；
炮彈在兩導(dǎo)軌間做勻加速運(yùn)動(dòng)，因而：v²=2aL③
聯(lián)立①②③代入題給數(shù)據(jù)得：I=800A
答：（1）磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶铮?br />（2）通過(guò)導(dǎo)軌的電流I為800A

點(diǎn)評(píng) 本題實(shí)質(zhì)上就是借助安培力問(wèn)題考查了力與運(yùn)動(dòng)，因此解決這類題目的基本思路是對(duì)研究對(duì)象正確進(jìn)行受力分析，弄清運(yùn)動(dòng)形式，然后依據(jù)相應(yīng)規(guī)律求解