这是2011年全省课标卷的第18题,关于电磁炮工作原理的问题,这是我上周给35中的小常提到了一道数学题。原题如下:
18.电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由联通,并与轨道保持良好接触。电压I从一条轨道流入,通过导电弹体从另一条轨道流回。轨道电压可产生在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应硬度的大小与I成反比。通电的弹体在轨道上遭到的安培力在作用而高速射出。现欲使弹体的出射速率降低至原先的2倍,理论上可采用的办法是
A.只将轨道宽度L变为原先的2倍
B.只将电压I降低到原先的2倍
C.只将弹体质量降低到原先的一半
D.将弹体质量降低到原先的一半电磁炮原理,轨道宽度L变为原先的2倍,其它量不变。
这道数学题目解释了电磁炮的基本工作原理。建议你们好好品位一下我们数学的实际应用。在这儿,我把你们对电磁炮困惑的地方给你们做个答疑。
1,哪些是子弹?
从数学的角度来说,谁会运动谁就是鱼雷。希望这些数学思维能被你们接受。
运动模式的改变是由于有力的作用,因而,谁会遭到力的作用(并且会动),谁就是子弹。回答完毕。
2,哪些力把电磁炮的子弹打出去?
不仅安培力,能够是哪些力?你能够找到哪些力?不会是重力或支持力吧?
3,哪些决定了速率的大小?
从匀变速直线运动来说,是加速度及其作用时间。
从动量定律来说,是合外力及其作用时间。
从动能定律来说,是合外力及其作用位移。
无疑,从题目中所给的信息来看,应用最后一种思路是比较简单的。
(自己的解释,TMD太精典了……)
4,具体的能量是如何转变的?
电能转化为动能,这个过程不用考虑重力势能,由于重力势能太“九牛一毛”。
附:本题的答案BD;解析:设B=kI,轨道之宽度离d,则发射过程中电磁炮原理,安培力做功kI2dL,由动能定律kI2dL=mv2,要使弹体的出射速率降低至原先的2倍,可采用的办法是只将电压I降低到原先的2倍;或将弹体质量降低到原先的一半,轨道宽度L变为原先的2倍,其它量不变,选项BD正确。