20xx教科版高中物理選修3-13-2磁場對通電導(dǎo)線的作用安培力(更新版)
【正文】 根據(jù)左手定則，可判斷導(dǎo)線 A 受到的安培力方向向右．當(dāng) A 、 B 中的電流方向改變時， A 導(dǎo)線處于導(dǎo)線 B 產(chǎn)生垂直 向外的磁場中，同時導(dǎo)線 A 的電流方向改變，依據(jù)左手定則可以判定， A 受安培力仍水平向右． 答案： 右 右 創(chuàng)新拓展 電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進的動能殺傷武器，彈丸速度可達(dá) 5 9 0 0 m /s ，射程可在 3 6 0 km ( 一般火炮攻擊范圍只有幾十千米 ) ．電磁炮具有超高速、大 動能，穿甲能力強、命中精度高等優(yōu)點．彈丸的發(fā)射速度和射程可通過改變電流強度的大小來控制．在發(fā)射過程中，彈丸加速均勻，幾乎沒有火焰、煙霧、響聲和后坐力，利于隱蔽作戰(zhàn)．整個系統(tǒng)由計算機控制，操作簡便、安全性好．是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦痛┘孜淦鳎? 【例 3 】 圖 3 － 2 － 11 是導(dǎo)軌式電磁炮實驗裝置示意圖．兩根平行長直金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定，其間安放金屬滑塊 ( 即實驗用彈丸 ) ．滑塊可沿導(dǎo)軌無摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸．電源提供的強大電流從一根導(dǎo)軌流入，經(jīng)過滑塊，再從另一導(dǎo)軌流回電源．滑塊被導(dǎo)軌中的電流形成的磁場推 動而發(fā)射．在發(fā)射過程中，該磁場在滑塊所在位置始終可以簡化為勻強磁場，方向垂直于紙面，其強度與電流的關(guān)系式為 B ＝ kI ，比例常量 k ＝ 2 . 5 10－ 6 T /A. 已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距 l ＝ 1 . 5 c m ，滑塊的質(zhì)量 m ＝ 3 0 g ，滑塊沿導(dǎo)軌滑行 5 m 后獲得的發(fā)射速度v ＝ 3 . 0 km /s ( 此過程視為勻加速運動 ) ． ( 1 ) 求發(fā)射過程中電源提供的電流強度． ( 2 ) 若電源輸出的能量有 4% 轉(zhuǎn)換為滑塊的功能，則發(fā)射過程中電源的輸出功率和輸出電壓各是多大？ 圖 3 － 2 － 11 解析： ( 1 ) 由勻加速運動公式 a ＝v22 s＝ 9 105 m /s2， 由安培力公式和牛頓第二定律有 F ＝ I B l＝ kI2l， kI2l＝ ma ， 因此， I ＝makl＝ 8 . 5 105 A. ( 2 ) 滑塊獲得的動能是電源輸出能量的 4% ，即 P Δ t 4% ＝12m v2 發(fā)射過程中電源供電時間 Δ t＝va＝13 10－ 2 s ， 所需電源輸出功率為： P ＝12m v2Δ t 4%＝ 1 . 0 109 W 由功率 P ＝ IU ，解得輸出電壓 U ＝PI＝ 1 . 2 103 V . 答案： ( 1 ) 8 . 5 105 A ( 2 ) 1 . 0 109 W 1 . 2 103 V 。第 2課時 磁場對通電導(dǎo)線的作用 ——安培力 精彩回眸 安德烈 18
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