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9.如圖是導軌式電磁炮裝置示意圖,炮彈(包括安裝炮彈的金屬桿)的質量為m=2kg,軌道寬L=2m,軌道間的磁場為勻強磁場,磁感應強度B=50T,方向垂直于導軌平面.可控電源提供的強大電流從一根導軌流入,經(jīng)過炮彈,再從另一導軌流回電源.電源的電壓能自行調節(jié),以保證炮彈勻加速發(fā)射.在某次試驗發(fā)射時,電源為炮彈提供的恒定電流I=1×104A,不計軌道摩擦和炮彈在軌道中運動時所受到的阻力,求:
(1)炮彈(包括安裝炮彈的金屬桿)所受安培力大��;
(2)炮彈從靜止加速到5km/s,軌道至少要多長?需要多少時間?

分析 (1)根據(jù)安培力公式F=BIL列式求解即可;
(2)炮彈做勻加速直線運動,不計軌道摩擦和炮彈在軌道中運動時所受到的阻力,根據(jù)動能定理列式求解軌道長度,根據(jù)牛頓第二定律列式求解加速度,再結合速度公式求解加速時間.

解答 解:(1)由安培力公式,得到:
F=BIL=50T×1×104A×2m=1×106N;
(2)炮彈從靜止加速到5km/s,由動能定理Fs=12mv2得到軌道長:
s=mv22F=2×500022×106=25m
由牛頓第二定律得,炮彈的加速度:
a=Fm=5×105m/s2
炮彈從靜止加速到5km/s所需要的時間:
t=va=2×10-2s
答:(1)炮彈(包括安裝炮彈的金屬桿)所受安培力大小為1×106N;
(2)炮彈從靜止加速到5km/s,軌道至少要25m長,需要2×10-2s時間.

點評 本題關鍵是明確炮彈(包括安裝炮彈的金屬桿)的受力情況和運動性質,然后結合牛頓第二定律、動能定理和運動學公式列式求解,不難.

練習冊系列答案
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14.下列說法正確的是(  )

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