【推荐2】“电磁炮”（如图甲）是利用电磁力对弹体加速的新型武器，如图乙所示是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L=0.2m。在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=1×10²T，“电磁炮”的弹体总质量m=0.2kg，其中弹体在轨道间的电阻R=0.4Ω，电源的内阻r=0.6Ω，电源能为加速弹体提供的电流I=4×10³A，不计弹体在运动中产生的感应电动势和空气阻力。
1．在某次试验发射过程中，弹体所受安培力大小为________N；弹体从静止加速到4km/s，轨道至少要________m；
   
2．电磁炮的发射需要大量的电能瞬间释放，这些电能需要电容器来储存，这就需要对电容器先充电。如图所示，导轨的左端连接电容C=5×10^-2F的电容器，开关S先接1，使电容器充电，电压充到为U₀时将开关S接至2，炮弹受安培力作用开始向右加速运动。直流电源的a端为________（选填“正极”、“负极”或“可正可负”）；
   
3．以下分析正确的是（       ）

A．强迫储能器上端为正极

B．飞机的质量越大，离开弹射器时的动能一定越大

C．强迫储能器储存的能量越多，飞机被加速的时间一定越长

D．平行导轨间距越小，飞机能获得的加速度将越小

4．充电过程中电容器两极板间的电压u随电容器所带电荷量q发生变化。请在图中画出u-q图像。
   
5．由上图可知，充完电后电容器的电压为________V；并可以借助图像求出稳定后电容器储存的能量为________J。

【推荐3】电磁炮简化模型如图所示，两平行固定导轨水平放置，间距为。一质量为、电阻为的金属弹丸置于两导轨之间，并与导轨保持良好接触。导轨左端与一电流为的理想恒流源（恒流源内部的能量损耗不计）相连。在发射过程中，假设两平行导轨中的电流在弹丸所在位置处产生的磁场始终可以简化为匀强磁场，其强度与电流的关系为，在两导轨间其它部分产生的磁场也可近似为匀强磁场，其大小，方向均垂直导轨平面。如果一弹丸自导轨左端从静止开始被磁场加速直至射出的过程持续时间为，（不计空气阻力、摩擦阻力以及导轨电阻，弹丸可视为薄片，很小）。
(1)求弹丸出射时的速度；
(2)求弹丸加速过程中回路感应电动势大小与加速时间的变化关系；
(3)若不计弹丸电阻，弹丸加速过程中恒流源的端电压始终等于回路中的感应电动势，试求恒流源输出的能量并讨论能量分配情况。

【推荐1】如图，光滑平行的竖直金属导轨MN、QP相距l，在M点和Q点间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间OO₁O₁′O′矩形区域内有垂直导轨平面水平向里、高为h的磁感强度为B的匀强磁场．一质量为m，电阻也为R的导体棒ab，垂直搁在导轨上，与磁场下边界相距h₀．现用一竖直向上的大小为F＝2mg恒力拉ab棒，使它由静止开始运动，进入磁场后开始做减速运动，在离开磁场前已经做匀速直线运动（棒ab与导轨始终保持良好的接触，导轨电阻不计，空气阻力不计，g为重力加速度）．求：

（1）导体棒ab在离开磁场上边界时的速度；
（2）棒ab在刚进入磁场时加速度的大小；
（3）棒ab通过磁场区的过程中棒消耗的电能；

【推荐2】如图（甲）所示，两光滑导轨都由水平、倾斜两部分圆滑对接而成，相互平行放置，两导轨相距L＝lm ，倾斜导轨与水平面成θ＝30°角，倾斜导轨的下面部分处在一垂直斜面的匀强磁场区I中，I区中磁场的磁感应强度B₁随时间变化的规律如图（乙）所示，图中t₁、t₂未知。水平导轨足够长，其左端接有理想的灵敏电流计G和定值电阻R＝3Ω，水平导轨处在一竖直向上的匀强磁场区II中，II区中的磁场恒定不变，磁感应强度大小为B₂＝1T ，在t＝0时刻，从斜轨上磁场I区外某处垂直于导轨水平释放一金属棒ab，棒的质量m＝0.1kg，电阻r＝2Ω，棒下滑时与导轨保持良好接触，棒由斜轨滑向水平轨时无机械能损失，导轨的电阻不计。若棒在斜面上向下滑动的整个过程中，灵敏电流计G的示数大小保持不变，t₂时刻进入水平轨道，立刻对棒施一平行于框架平面沿水平方向且与杆垂直的外力。（g取10m/s²）求：
（1）磁场区I在沿斜轨方向上的宽度d；
（2）棒从开始运动到刚好进入水平轨道这段时间内ab棒上产生的热量；
（3）若棒在t₂时刻进入水平导轨后，电流计G的电流大小I随时间t变化的关系如图（丙）所示（I₀未知），已知t₂到t₃的时间为0.5s，t₃到t₄的时间为1s，请在图（丁）中作出t₂到t₄时间内外力大小F随时间t变化的函数图。像．

【推荐3】如图甲所示，两根平行导轨间距L＝1m，倾角α＝37°，轨道顶端连有一阻值R＝10Ω的定值电阻，用力将质量m＝50g，电阻r＝10Ω的导体棒MN固定于离轨道顶端d₁处，倾斜导轨所在空间存在着垂直于轨道平面向下的磁场，磁感应强度B的变化规律如图乙所示．在t＝1s时撤去外力，之后导体棒滑至最低点PQ位置后，滑入水平轨道，水平轨道无磁场，导体棒最终停在距离PQ的位移d₃＝0.4m处，已知导轨和导体棒之间滑动摩擦因数μ均为0.5，导体棒滑至PQ之前已经达到最大速度，忽略转弯处能量损失，d₁＝1m，d₂＝4m，d₃＝0.4m．求：

（1）判断0～1s内通过导体棒MN的电流方向；
（2）磁场强度B₀的大小；
（3）整个过程中定值电阻所产生的焦耳热Q．

【推荐1】如图所示，两根相距L＝1 m的足够长的光滑金属导轨，一组导轨水平，另一组导轨与水平面成37°角，拐角处连接一阻值R＝1 Ω的电阻．质量均为m＝2 kg的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，导轨电阻不计，两杆的电阻均为R＝1 Ω.整个装置处于磁感应强度大小B＝1 T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨向右匀速运动时，cd杆静止．g＝10 m/s²，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：

(1)水平拉力的功率；
(2)现让cd杆静止，求撤去拉力后ab杆产生的焦耳热

【推荐2】如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽度L=lm，—匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接一阻值为R=0.40Ω的电 阻，质量为m=0.01kg.电阻为r=0.30Ω的金属棒ab 紧贴在导轨上，现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图象中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，g取10m/s²（忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响）．

(1)判断金属棒两端a、b的电势高低；
(2)当t=1.5s时重力对金属棒ab做功的功率
(3)求磁感应强度B的大小；
(4)在金属棒ab从开始运动的1.5s内，电阻R上产生的热量．

【推荐3】如图所示，两平行且无限长光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ＝37°，两导轨之间相距为L＝1m，两导轨M、P间接入电阻R＝1Ω，导轨电阻不计。在abdc区域内有一个方向垂直于两导轨平面向下的匀强磁场Ⅰ，磁感应强度为B₁＝2T，磁场的宽度x₁＝3m，在cd连线以下的区域有一个方向也垂直于两导轨平面向下的匀强磁场Ⅱ，磁感应强度为B₂＝1T。一个质量为m＝1kg的金属棒垂直放在金属导轨上，与导轨接触良好，金属棒的电阻r＝1Ω。若将金属棒在离ab连线上端x₀处自由释放，则金属棒进入磁场Ⅰ恰好做匀速直线运动。金属棒进入磁场Ⅱ后，经过ef时刚好达到平衡状态，cd与ef之间的距离x₂＝9m。重力加速度g取10m/s²，sin37º=0.6，求金属棒：
（1）在磁场Ⅰ区域内速度v₁的大小；
（2）从开始运动到在磁场Ⅱ中达到平衡状态这一过程中整个电路产生的热量；
（3）从开始运动到在磁场Ⅱ中达到平衡状态所经过的时间。