| 安培力的常见力学问题 题目答案及解析

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选修3-1

第三章 磁场

3.4 通电导线在磁场中受到的力

安培力的常见力学问题

电磁炮的工作原理如图,水平面上放置两根间距为$d$、长度为$L$的平行导轨,导轨上放有质量为$m$的炮弹,通上电流后,炮弹沿导轨水平加速运动。设炮弹与导轨间的弹力沿竖直方向,导轨间的磁感应强度为$B$,方向垂直导轨平面向下,不计空气阻力,已知重力加速度大小为$g$。当电流为$I$时(不考虑电流对磁场的影响),炮弹恰好做匀速直线运动。则炮弹受到安培力的大小为                 ,炮弹与导轨间的动摩擦因数为                 ;若将电流增大一倍,则静止的炮弹可在导轨上获得的最大速度的大小为                 

[["$BId$","$\\dfrac{BId}{mg}$","$\\sqrt{\\dfrac{2BIdL}{m}}$"]]

当电流为$I$时(不考虑电流对磁场的影响),炮弹恰好做匀速直线运动,则炮弹受到安培力的大小为$F=BId$

根据受力平衡可得$BId=\mu mg$

解得炮弹与导轨间的动摩擦因数为$\mu=\dfrac{BId}{mg}$

若将电流增大一倍,根据动能定理可得$B \cdot 2IdL-\mu mgL=\dfrac{1}{2}mv^{2}-0$

联立解得静止的炮弹可在导轨上获得的最大速度的大小为$v=\sqrt{\dfrac{2BIdL}{m}}$

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