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“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器,具有速度快、效率高等优点。如图是“电...

电磁炮是利用电磁力对弹体加速的新型武器,具有速度快、效率高等优点。如图是电磁炮的原理结构示意图。光滑水平加速导轨电阻不计,轨道宽为L=0.2 m;在导轨间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=1×102T电磁炮弹体总质量m=0.2 kg,其中弹体在轨道间的电阻R=0.4Ω;可控电源的内阻r=0.6 Ω,电源的电压能自行调节,以保证电磁炮匀加速发射;在某次试验发射时,电源为加速弹体提供的电流是I=4×103 A,不计空气阻力。求:

(1)弹体所受安培力大小;

(2)弹体从静止加速到4 km/s,轨道至少要多长?

(3)弹体从静止加速到4 km/s过程中,该系统消耗的总能量。

 

(1) 8×104N;(2) 20m ;(3) 1.76×106J 【解析】 (1)由安培力公式 F=IBL=8×104N (2)由动能定理 Fx=mv2 弹体从静止加速到4km/s,代入数值得 x=20m 或用动力学方法求【解析】 由牛顿第二定律 F=ma 得加速度 a=4×105m/s2 由v2-v02=2as,v=4km/s代入数值得 x=20m (3)根据F=ma,v=at知发射弹体用时 t==1×10-2s 发射弹体过程产生的焦耳热 Q=I2(R+r)t=1.6×105J 弹体的动能 Ek=mv2=1.6×106J 系统消耗的总能量 E=Ek+Q=1.76×106J  
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考点分析:
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某学生用如图甲所示电路测金属导线的电阻率,可供使用的器材有:被测金属导线ab(电阻约10 Ω,允许流过的最大电流0.8 A),稳恒电源E(电源输出电压恒为E12 V),电压表V(量程为3 V,内阻约为5 kΩ),保护电阻:R110 ΩR230 ΩR3200 Ω,刻度尺、螺旋测微器,开关S,导线若干等.

实验时的主要步骤如下:

①用刻度尺量出导线ab的长度L,用螺旋测微器测出导线的直径d.

②按如图甲所示电路将实验所需器材用导线连接好.

③闭合开关S,移动接线触片P,测出aP长度x,读出电压表的示数U.

④描点作出U­x曲线求出金属导线的电阻率ρ.

完成下列填空:

1)用螺旋测微器测量金属导线的直径d,其示数如图乙所示,该金属导线的直径d_________ mm.

2)如果实验时既要保证安全,又要测量误差较小,保护电阻R应选_____

3)根据多次实验测出的aP长度x和对应每次实验读出的电压表的示数U给出的U­x图线如图丙所示,其中图线的斜率为k,则金属导线的电阻率ρ_____________.(用实验器材中给出的物理量字母和实验步骤中测出的物理量字母表示)

 

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某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究,一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连,弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图所示.向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放,小球离开桌面后落到水平地面.通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能.回答下列问题:

1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等,已知重力加速度大小为g.为求得Ek,至少需要测量下列物理量中的_____(填正确答案标号).

A.小球的质量m

B.小球抛出点到落地点的水平距离s

C.桌面到地面的高度h

D.弹簧的压缩量△x

E.弹簧原长l0

2)用所选取的测量量和已知量表示Ek,得Ek=____

 

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如图所示,竖直光滑杆固定不动,套在杆上的弹簧下端固定,将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度h=0.1m处,滑块与弹簧不拴接。现由静止释放滑块,通过传感器测量到滑块的速度和离地高度h并作出滑块的Ekh图象,其中高度从0.2m上升到0.35m范围内图象为直线,其余部分为曲线,以地面为零势能面,取g=10m/s2,由图象可知(  )

A.小滑块的质量为0.2kg B.轻弹簧原长为0.2m

C.弹簧最大弹性势能为0.32J D.小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小为0.38J

 

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D是一只理想二极管(a正极:电流只能从a流向b,而不能从b流向a)。平行板电容器AB两极板间有一电荷在P点处于静止。以E表示两极板间电场强度,U表示两极板间电压,Ep表示电荷在P点电势能。若保持极板B不动,将极板A稍向上平移则(  )

A.E变小 B.U变大 C.Ep变小 D.电荷仍保持静止

 

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如图所示,磁场中固定一个电荷量为Q的正点电荷,一个电荷量为q,质量为m的带电粒子(重力不计)以正点电荷为圆心,在匀强磁场中做匀速圆周运动,测得以不同的绕行方向绕正电荷做半径为r的圆周运动时,周期之比为21,已知静电力常量为k,下列说法中正确的是(  )

A.粒子可能带正电,以不同的绕行方向做圆周运动时,所受洛伦兹力大小相等

B.粒子一定带负电,且沿逆时针方向旋转时的线速度是沿顺时针方向时的

C.粒子顺时针旋转时,向心加速度大小为

D.粒子逆时针旋转时,向心加速度大小为

 

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