Question

11．超导电磁炮是一种新型兵器，它的主要原理如图所示．在一次实验中，利用这种装置可以把质量为20g的弹体（包括金属杆EF的质量）由静止加速到10km/s．若这种装置的轨道宽2m，长为10m，通过的电流恒为10³A，轨道摩擦可忽略不计，求：
（1）轨道间所加匀强磁场的磁感应强度多大？
（2）磁场力的最大功率多大？
（3）金属杆EF扫过的面积中的磁通量为多少？

Answer 1

分析 （1）由F=BIL可表示炮弹受到的安培力，由牛顿第二定律可得炮弹的加速度，由运动可得磁感应强度；
（2）由P=BILv可得磁场的最大功率功率；
（3）根据∅=BS求解．

解答 解：（1）炮弹所受的安培力：F=BIL…①
炮弹产生的加速度：a=$\frac{F}{m}$…②
由运动学有：v²=2ax…③
由①-③式得磁感应强度为：B=0.5T
（2）磁场的最大功率：P=BILv=0.5×10³×2×10³=1×10⁶W
（3）金属杆EF扫过的面积中的磁通量为：
∅=BS=0.5×2×10=10Wb
答：（1）轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为0.5T；
（2）磁场力的最大功率为1×10⁶W；
（3）金属杆EF扫过的面积中的磁通量为10Wb．

点评 本题重点是运动学的应用，由运动学得到加速度才能得到磁感应强度，知道磁通量的计算公式∅=BS，难度不大，属于基础题．