Question

12．電磁炮有很多優(yōu)點(diǎn)，備受各國(guó)軍事家的重視，如圖是導(dǎo)軌式電磁炮實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖．兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定，其間安放金屬滑塊（即實(shí)驗(yàn)用彈丸）．滑塊可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸．電源提供的強(qiáng)大電流從一根導(dǎo)軌流入，經(jīng)過滑塊，再?gòu)牧硪粚?dǎo)軌流回電源．滑塊被導(dǎo)軌中的電流形成的磁場(chǎng)推動(dòng)而發(fā)射．在發(fā)射過程中，滑塊所在位置始終可以簡(jiǎn)化為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于紙面，其強(qiáng)度與電流的關(guān)系為B=kI，．如果兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距為l，滑塊的質(zhì)量為m，滑塊沿導(dǎo)軌滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為v₀．以下說法中正確的是（　　）

• A． 若使電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向同時(shí)反向，滑塊的發(fā)射方向也將隨之反向
• B． 若將電源提供的電流加倍，則滑塊沿導(dǎo)軌滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為2v
• C． 若使電源提供的電流加倍，則滑塊沿導(dǎo)軌滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為4v
• D． 若使滑塊的質(zhì)量加倍，則滑塊沿導(dǎo)軌滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為0.5v

Answer 1

分析 根據(jù)左手定則判斷滑塊所示安培力的方向如何變化，然后答題；
滑塊在安培力作用下做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出滑塊的速度，然后分析答題．

解答 解：A、由左手定則可知，電流方向與磁場(chǎng)方向同時(shí)發(fā)生改變，滑塊所受安培力方向不變，若使電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向同時(shí)反向，滑塊受到的安培力方向不變，滑塊的發(fā)射方向不變，故A錯(cuò)誤；
B、滑塊受到的安培力：F=BIl=kI×I×l=kI²l，滑塊的加速度：a=$\frac{F}{m}$=$\frac{k{I}^{2}l}{m}$，滑塊做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由速度位移公式得：v2=2as，解得：v=I$\sqrt{\frac{2kls}{m}}$；
若將電源提供的電流I加倍，由v=I$\sqrt{\frac{2kls}{m}}$可知，滑塊沿導(dǎo)軌滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為2v，故B正確，C錯(cuò)誤；
D、若使滑塊的質(zhì)量加倍，由v=I$\sqrt{\frac{2kls}{m}}$可知，滑塊沿導(dǎo)軌滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為$\frac{v}{\sqrt{2}}$，故D錯(cuò)誤；
故選：B．

點(diǎn)評(píng) 本題實(shí)質(zhì)上就是借助安培力問題考查了力與運(yùn)動(dòng)，因此解決這類題目的基本思路是對(duì)研究對(duì)象正確進(jìn)行受力分析，弄清運(yùn)動(dòng)形式，然后依據(jù)相應(yīng)規(guī)律求解，同時(shí)注意安培力公式F=BIL中各個(gè)物理量的含義以及公式適用條件．