Question

【題目】如圖是“電磁炮”模型的原理結構示意圖。光滑水平金屬導軌M、N的間距L = 0.2 m，電阻不計，在導軌間有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度大小B = 100 T，裝有彈體的導體棒ab垂直放在導軌M、N上的最左端，且始終與導軌接觸良好，導體棒ab（含彈體）的質量m = 0.2 kg，在導軌M、N間部分的電阻R = 0.8 Ω，可控電源的內阻r = 0.2 Ω，在某次模擬發射時，可控電源為導體棒ab提供的電流恒為I = 4 × 103 A，不計空氣阻力，導體棒ab由靜止加速到4 km/s后發射彈體，則（　　）

A.導體棒ab所受安培力大小為1.6 × 105 N

B.光滑水平導軌的長度至少為10 m

C.該過程系統產生的焦耳熱為3.2 × 106 J

D.該過程系統消耗的總能量為1.76 × 106 J

Answer 1

【答案】D

【解析】

A．導體棒ab所受安培力大小為

故A錯誤；

B．導體棒ab由靜止加速到4 km/s，由動能定理得

則水平導軌長度至少為

故B錯誤；

C．導體棒ab做勻加速運動，則

，

解得該過程需要的時間

則該過程中系統產生的焦耳熱

故C錯誤；

D．該過程導體棒ab（含彈體）增加的動能

系統消耗的總能量

故D正確。

故選D。