Question

12．如圖是導(dǎo)軌式電磁炮實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(chǎng)推動(dòng)而發(fā)射．在發(fā)射過程中，該磁場(chǎng)在滑塊所在位置始終可以簡化為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于紙面，其強(qiáng)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(yùn)動(dòng)）．
（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(qiáng)度大小．

Answer 1

分析 （1）由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定滑塊加速的加速度，再由動(dòng)能定理求得安培力，最后得到電流強(qiáng)度；
（2）先由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定滑塊加速的時(shí)間，再由能量守恒定律結(jié)合已知條件列式求解即可

解答 解：（1）由勻加速運(yùn)動(dòng)公式與：
a=$\frac{{v}^{2}}{2s}$=9×10⁵m/s²
（2）由安培力公式和牛頓第二定律，有：
F=IBl=kI²l，
kI²l=ma
因此有：I=$\sqrt{\frac{ma}{kl}}$=6.0×10⁵A
答：（1）發(fā)射過程中金屬滑塊的加速度大小9×10⁵m/s²；
（2）發(fā)射過程中電源提供的電流強(qiáng)度大小6.0×10⁵A；

點(diǎn)評(píng) 滑塊加速過程只有安培力做功，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律即可求得