這是2011年全省課標卷的第18題,關于電磁炮工作原理的問題,這是我上周給35中的小常提到了一道數學題。原題如下:
18.電磁軌道炮工作原理如圖所示。待發射彈體可在兩平行軌道之間自由聯通,并與軌道保持良好接觸。電壓I從一條軌道流入,通過導電彈體從另一條軌道流回。軌道電壓可產生在彈體處垂直于軌道面的磁場(可視為勻強磁場),磁感應硬度的大小與I成反比。通電的彈體在軌道上遭到的安培力在作用而高速射出。現欲使彈體的出射速率降低至原先的2倍,理論上可采用的辦法是
A.只將軌道寬度L變為原先的2倍
B.只將電壓I降低到原先的2倍
C.只將彈體質量降低到原先的一半
D.將彈體質量降低到原先的一半電磁炮原理,軌道寬度L變為原先的2倍,其它量不變。
這道數學題目解釋了電磁炮的基本工作原理。建議你們好好品位一下我們數學的實際應用。在這兒,我把你們對電磁炮困惑的地方給你們做個答疑。
1,哪些是子彈?
從數學的角度來說,誰會運動誰就是魚雷。希望這些數學思維能被你們接受。
運動模式的改變是由于有力的作用,因而,誰會遭到力的作用(并且會動),誰就是子彈。回答完畢。
2,哪些力把電磁炮的子彈打出去?
不僅安培力,能夠是哪些力?你能夠找到哪些力?不會是重力或支持力吧?
3,哪些決定了速率的大小?
從勻變速直線運動來說,是加速度及其作用時間。
從動量定律來說,是合外力及其作用時間。
從動能定律來說,是合外力及其作用位移。
無疑,從題目中所給的信息來看,應用最后一種思路是比較簡單的。
(自己的解釋,TMD太精典了……)
4,具體的能量是如何轉變的?
電能轉化為動能,這個過程不用考慮重力勢能,由于重力勢能太“九牛一毛”。
附:本題的答案BD;解析:設B=kI,軌道之寬度離d,則發射過程中電磁炮原理,安培力做功kI2dL,由動能定律kI2dL=mv2,要使彈體的出射速率降低至原先的2倍,可采用的辦法是只將電壓I降低到原先的2倍;或將彈體質量降低到原先的一半,軌道寬度L變為原先的2倍,其它量不變,選項BD正確。