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电磁炮是利用磁场对电流的作用力,把电能转变成机械能,使炮弹发射出去的.如图所示,把两根互相平行的长直铜制轨道放在磁场中,轨道之间搁有长为l、质量为M的金属架,金属架上安放质量为m的炮弹.当有电流I1通过轨道和金属架时,炮弹与金属架整个在磁场力的作用下,获得速度v1时刻的加速度为a;当有大的电流I2通过轨道和炮弹时,炮弹最终以最大速度v2脱离金属架并离开轨道,则垂直于轨道平面的磁感应强度B为多大?(设金属架与炮弹在运动过程中所受的总阻力与速度的平方成正比)

答案

B=

解析:设运动中所受总阻力f=kv2,炮弹和金属架在安培力和阻力的合力作用下加速,由牛顿第二定律,获速v1时,加速度为a,有:BI1l-kv12=(M+m)a                          ①

当炮弹以最大速度脱离时,加速度为0,故有:BI2l-kv22=0                          ②

综合①②式得:B=.

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