从一道物理题来看电磁炮的工作原理

这是2011年全国课标卷的第18题，关于电磁炮工作原理的问题，这是我上周给35中的小常讲到了一道物理题。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移动，并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入，通过导电弹体从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比。通电的弹体在轨道上受到的安培力在作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是
A．只将轨道长度L变为原来的2倍
B．只将电流I增加到原来的2倍
C．只将弹体质量减小到原来的一半
D．将弹体质量减小到原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变。

这道物理题目解释了电磁炮的基本工作原理。建议大家好好品味一下我们物理的实际应用。在这里，我把大家对电磁炮疑惑的地方给大家做个答疑。

1，什么是炮弹？

从物理的角度来说，谁会运动谁就是导弹。希望这种物理思维能被大家接受。

运动模式的改变是因为有力的作用，因此，谁会受到力的作用（而且会动），谁就是炮弹。回答完毕。

2，什么力把电磁炮的炮弹打出去？

除了安培力，还能是什么力？你还能找到什么力？不会是重力或支持力吧？

3，什么决定了速度的大小？

从匀变速直线运动来说，是加速度及其作用时间。

从动量定理来说，是合外力及其作用时间。

从动能定理来说，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太经典了……）

4，具体的能量是怎么转变的？

电能转化为动能，这个过程不用考虑重力势能，因为重力势能太“九牛一毛”。

附：本题的答案BD；解析：设B=kI，轨道之间距离d，则发射过程中，安培力做功kI2dL，由动能定理kI2dL= mv2，要使弹体的出射速度增加至原来的2倍，可采用的办法是只将电流I增加到原来的2倍；或将弹体质量减小到原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变，选项BD正确。

文章作者王尚，转载请予以注明。