从一道物理题来看电磁炮的工作原理


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这是2011年全国课标卷的第18题,关于电磁炮工作原理的问题,这是我上周给35中的小常讲到了一道物理题。原题如下:

电磁炮工作原理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I从一条轨道流入,通过导电弹体从另一条轨道流回。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I成正比。通电的弹体在轨道上受到的安培力在作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍,理论上可采用的办法是
A.只将轨道长度L变为原来的2倍
B.只将电流I增加到原来的2倍
C.只将弹体质量减小到原来的一半
D.将弹体质量减小到原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其它量不变。

这道物理题目解释了电磁炮的基本工作原理。建议大家好好品味一下我们物理的实际应用。在这里,我把大家对电磁炮疑惑的地方给大家做个答疑。

1,什么是炮弹?

从物理的角度来说,谁会运动谁就是导弹。希望这种物理思维能被大家接受。

运动模式的改变是因为有力的作用,因此,谁会受到力的作用(而且会动),谁就是炮弹。回答完毕。

2,什么力把电磁炮的炮弹打出去?

除了安培力,还能是什么力?你还能找到什么力?不会是重力或支持力吧?

3,什么决定了速度的大小?

从匀变速直线运动来说,是加速度及其作用时间。

从动量定理来说,是合外力及其作用时间。

从动能定理来说,是合外力及其作用位移。

无疑,从题目中所给的信息来看,应用最后一种思路是比较简单的。

自己的解释,TMD太经典了……)

4,具体的能量是怎么转变的?

电能转化为动能,这个过程不用考虑重力势能,因为重力势能太“九牛一毛”。

附:本题的答案BD;解析:设B=kI,轨道之间距离d,则发射过程中,安培力做功kI2dL,由动能定理kI2dL= mv2,要使弹体的出射速度增加至原来的2倍,可采用的办法是只将电流I增加到原来的2倍;或将弹体质量减小到原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其它量不变,选项BD正确。

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