2022-2023学年高二物理举一反三系列（人教版选择性必修第二册）专题1.3 安培力作用下的能量问题、综合问题（原卷版）.pdfVIP

专题1.3安培力作用下的能量问题、综合问题

【人教版】

【题型1电磁炮问题】

【题型2电动机问题】

【题型3旋转液体实验】

【题型4综合问题】

【题型1电磁炮问题】

【例1】如图甲所示，电磁发射是一种全新的发射技术，通过电磁发射远程投送无动力的炮

弹，可以实现比较高的出口速度，且它的能量是可调控的，未来可用于消防、军事等方面。

它的主要原理如图乙所示，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，炮弹可沿导轨无摩擦滑

行，且始终与导轨保持良好接触。内阻为r的可控电源提供强大的电流经导轨流入炮弹再流

回电源，炮弹被导轨中电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在炮弹所在位置

始终可以简化为磁感应强度为的匀强磁场。已知两导轨内侧间距为，炮弹的质量为，

BLm

炮弹在导轨间的电阻为，若炮弹滑行距离后获得的发射速度为。不计空气阻力、导轨

Rsv

电阻，不考虑炮弹切割磁感线产生的感应电动势，下列说法正确的是()

A.匀强磁场方向为竖直向下

2

B.电磁炮受到的安培力大小为Fmv

s

2

C.通过炮弹的电流为Imv

sBL

2

D.可控电源此时的电动势是Emv(Rr)

2sBL

【变式1-1】（多选）如图所示是导轨式电磁炮的结构原理示意图，两根平行长直金属导轨

沿水平方向固定，其间安放炮弹，炮弹可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。

r

内阻为的可控电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过炮弹，再从另一根导轨流回电源。

炮弹被导轨中电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，在炮弹所在位置的导轨电流形成

BL

的磁场始终可以简化为磁感应强度为的匀强磁场。已知两导轨内侧间距为，炮弹的质量

mRsv

为，炮弹在导轨间的电阻为，若炮弹滑行后获得的发射速度为，不计空气阻力，不

考虑炮弹切割磁感线产生的感应电动势，导轨电阻不计，下列说法正确的是()

A.匀强磁场的方向为竖直向上

2

mv

B.炮弹受到的安培力大小为F

s

2

mv(Rr)

C.可控电源的电动势是E

2sBL

23

12mv(Rr)

D.这一过程中系统消耗的总能量是mv

22

22sBL

【变式1-2】如图所示为电磁炮的简化原理示意图，它由两条水平放置的平行光滑长直轨道

组成。轨道间放置一个导体滑块作为弹头。当电流从一条轨道流入，经弹头从另一条轨道流

回时，在两轨道间产生磁场，弹头就在安培力推动下以很大的速度射出去。不计空气阻力，

将该过程中安培力近似处理为恒力，为了使弹头获得更大的速度，可适当(