Question

導軌式電磁炮實驗裝置如圖所示，兩根平行長直金屬導軌固定在絕緣水平面上，其間安放金屬滑塊。滑塊可沿導軌無摩擦滑行，且始終與導軌保持良好接觸。電源提供的強大電流從一根導軌流入，經過滑塊，再從另一導軌流回電源。若電源提供的強大電流為I=8.0×10⁵A，兩導軌間存在方向垂直于紙面向里的勻強磁場，且磁感應強度大小B=2T。若導軌內側間距L=1.5cm，滑塊的質量m=24g,，試求：
（1）滑塊運動過程中受到的安培力的大小；
（2）要使滑塊獲得v=3.0km/s的速度，導軌至少多長。

Answer 1

（1）2.4×10⁴N（2）4.5m

試題分析：（1）由安培力公式F=BIL       
解得：F=2×8.0×10⁵×1.5×10^-2N=2.4×10⁴N       
(2) 根據牛頓第二定律：F="ma"  
解得        
再由運動學公式v²=2ax              
解得 m=4.5m     
點評：本題考查了利用安培力公式求解安培力，并利用牛頓第二定律求解加速度以及位移的方法