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高中 | 含源单棒模型题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-2
第四章 电磁感应
4.4 法拉第电磁感应定律
含源单棒模型
导轨式电磁炮的原理结构示意图如图所示。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放炮弹。炮弹可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触。可控电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过炮弹,再从另一导轨流回电源,炮弹被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中,炮弹所在位置的磁场可以简化为磁感应强度大小为$B$的垂直于平行导轨的匀强磁场。已知两导轨内侧间距为$L$,炮弹的质量为$m$,炮弹获得的速度为$v$。不计空气阻力,下列说法正确的是$(\qquad)$
$a$为电源正极
","在发射过程中,电源提供的总能量为$\\dfrac{1}{2}m{{v}^{2}}$
","在发射过程中,安培力做的功为$\\dfrac{1}{2}m{{v}^{2}}$
","在发射过程中,通过炮弹的电荷量为$\\dfrac{mv}{BL}$
"]$\rm A$.炮弹受到的安培力向右,根据左手定则可知,$b$为电源正极,故$\rm A$错误;
$\rm C$.在发射过程中,根据动能定理${{W}_{合}}={{W}_{安}}=\dfrac{1}{2}m{{v}^{2}}$
故安培力做的功为$\dfrac{1}{2}m{{v}^{2}}$,故$\rm C$正确;
$\rm B$.在发射过程中,炮弹电阻和电源内阻还要消耗电能,电源提供的总能量大于安培力做的功,即电源提供的总能量大于$\dfrac{1}{2}m{{v}^{2}}$,故$\rm B$错误;
$\rm D$.在发射过程中,根据动量定理$\overline{I}BL\Delta t=mv$,其中$q=\overline{I}\Delta t$,通过炮弹的电荷量为$q=\dfrac{mv}{BL}$,故$\rm D$正确。
故选:$\rm CD$。
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