《通电导体棒的运动问题》通电导体棒的运动问题

1多选题

(多选)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，通过导电弹体后从另一条轨道流回．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安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的方法是(　　)

只将轨道长度L变为原来的2倍

只将电流I增加至原来的2倍

只将弹体质量减至原来的一半

将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变

题目答案

答案解析

分析：

通电的弹体在轨道上受到安培力的作用，利用动能定理表示出弹体的出射速度．

根据速度的表达式进行求解．

解答：

解：通电的弹体在轨道上受到安培力的作用，

利用动能定理有BIl•L=$\frac {1}{2}$mv_，

磁感应强度的大小与I成正比，所以B=kI

解得 v=$\sqrt {}$．

A、只将轨道长度L变为原来的2倍，弹体的出射速度增加至原来的$\sqrt {2}$倍，故A错误

B、只将电流I增加至原来的2倍，弹体的出射速度增加至原来的2倍，故B正确

C、只将弹体质量减至原来的一半，弹体的出射速度增加至原来的$\sqrt {2}$倍，故C错误

D、将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变，弹体的出射速度增加至原来的2倍，故D正确．

故选BD．

点评：

解决该题关键运用动能定理表示出弹体的出射速度求解．

要找出一个物理量变化所采用的方法，应该先运用物理规律表示出这个物理量再根据表达式中各个因素求解．

2填空题

如图所示，在同一水平面内的两导轨相互平行，相距为2m，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为3.6kg的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5A时，金属棒作匀速运动；当金属棒中的电流增加到8A时，金属棒获得2m/s_的加速度，求磁场的磁感应强度为T．

填空题答案仅供参考

题目答案

1.2

答案解析

分析：

先根据金属棒匀速运动求出所受摩擦力的大小，然后结合牛顿第二定律对加速运动时列方程

解答：

解：当金属棒匀速运动时有：F_f=BI$_1$L

当金属棒中电流为8A时，根据牛顿第二定律：BI$_2$L-F_f=ma

联立以上方程代入数据解得：B=1.2T

故答案为：1.2T．

点评：

本题考查了受安培力作用下的牛顿第二定律，解决方法和力学部分一样，难度不大．

3单选题

电磁轨道炮是一种新型的战略武器，其工作原理如图所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与导轨接触良好．电流I从一条导轨流入，通过导电弹体后从另一导轨流回．轨道电流在弹体产生的磁场(可视为匀强磁场)使弹体受到安培力的作用而高速射出，则(　　)

弹体处的磁场方向垂直于导轨平面向上

导轨中电流越大，弹体受到的安培力越大

只改变电流方向，可以改变弹体受到的安培力的方向

只改变弹体的形状，就可以改变弹体受到的安培力大小

题目答案

答案解析

分析：

当导轨上通入电流后，流过弹体的电流与磁场方向垂直，因此弹体将受安培力作用，根据左手定则可以判断弹体所受安培力方向，

解答：

解：A、弹体处的磁场由轨道电流产生，由安培定则可以判断，弹体处磁场方向垂直于导轨平面向下，选项A错误；

B、由安培力F=BIL及电流磁场与电流的关系可知，电流越大，磁场越强，弹体受到的安培力越大，选项B正确；

C、若只改变电流方向，由右手螺旋定则可知，弹体处的磁场方向变为垂直于导轨平面向上，但同时通过弹体的电流方向同时反向，由左手定则知弹体受到的安培力方向不变，选项C错误；

D、只改变弹体的形状，弹体受安培力的有效长度(即导轨间距)不变，则安培力大小不变，选项D错误．

故选：B．

点评：

本题实质上就是借助安培力问题考查了力与运动，因此解决这类题目的基本思路是对研究对象正确进行受力分析，弄清运动形式，然后依据相应规律求解，同时注意安培力公式F=BIL中各个物理量的含义以及公式适用条件

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