Question

3．電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進(jìn)的高能殺傷武器，具有速度快命中率高，發(fā)射成本低，減少污染等特點(diǎn)，是21世紀(jì)的理想兵器，它的主要原理如圖所示，1982年澳大利亞大學(xué)制成的能把2.2g的彈體加速到10km/s的電磁炮（常規(guī)炮彈約為20km/s），若軌道寬為2m，長(zhǎng)為100m，通過(guò)的電流為10A，求：
（1）軌道間所加的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B
（2）磁場(chǎng)力的最大功率．

Answer 1

分析 （1）金屬桿受到安培力作用，做加速運(yùn)動(dòng)，使彈體獲得了速度，根據(jù)動(dòng)能定理和安培力公式求解勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度．
（2）當(dāng)彈體被加速到最大速度時(shí)，磁場(chǎng)力有最大功率，由公式P=Fv求解

解答 解：（1）對(duì)炮彈發(fā)射過(guò)程由動(dòng)能定理：$Fx=\frac{1}{2}m{v}^{2}$，
炮彈受到的安培力：F=BIL，
代入數(shù)據(jù)：B=55T
（2）磁場(chǎng)力的最大功率為：P=Fv，
代入數(shù)據(jù)：P=1.1×10⁷W
答：（1）所加的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度是55T．
（2）發(fā)射炮彈過(guò)程中，磁場(chǎng)力的最大功率是1.1×10⁷W．

點(diǎn)評(píng) 本題安培力是恒力，涉及到力空間的累積效應(yīng)，運(yùn)用動(dòng)能定理研究是常用的思路