3 . 导轨式电磁炮是未来战争中的大杀器。如图是电磁炮的示意图，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块（即弹丸）。滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。假设在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，磁感应强度为。已知两导轨内侧间距，滑块的质量，滑块沿导轨滑行后获得的发射速度为（此过程视为匀加速运动）。求：

（1）导轨中磁场的方向
（2）发射过程中滑块的所受的安培力大小
（3）流经滑块的电流大小

4 . 图为某种电磁弹射系统的简化示意图，金属弹射杆横架在两根水平放置且足够长的平行金属导轨上。使用时先把开关拨到侧给储能电容充电，然后开关拨到侧让电容器放电．回路瞬间产生巨大电流，从而产生超强磁场，弹射杆在磁场力的作用下被快速弹出。若忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）
   

A．弹射杆将沿轨道做变加速运动

B．要使图中弹射杆向右弹射，则电源必须上正下负

C．要使图中弹射杆向右弹射，则电源必须上负下正

D．导轨摩擦不计，电容器储存的电能全部转化为弹射杆的机械能

5 . 电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，原理示意图如图所示。图中直流电源电动势为，电容器的电容为。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为，电阻不计。导轨间存在磁感应强度大小为、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场（图中未画出），炮弹等效为一质量为、电阻为的金属棒，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨接触良好。首先开关接1，使电容器完全充电。然后将开关接至2，开始向右加速运动。已知达到最大速度后才离开导轨，忽略空气阻力，则（　　）

   

A．直流电源的端是正极

B．刚开始运动时，加速度大小为

C．离开导轨时，电容器已经放电完毕

D．离开导轨时，电容器上剩余的电荷量为

6 . 电磁弹射器是航空母舰上的一种舰载机起飞装置，电磁弹射系统包括电源、强迫储能装置、导轨和脉冲发生器等等。其工作原理可简化如图所示：上下共四根导轨，飞机前轮下有一牵引杆，与飞机前轮连为一体，可收缩并放置在飞机的腹腔内。起飞前牵引杆伸出至上下导轨之间，强迫储能装置提供瞬发能量，强大的电流从导轨流经牵引杆，牵引杆在强大的安培力作用下推动飞机运行到高速。现有一弹射器弹射某飞机，设飞机质量m=2×10⁴kg，起飞速度为v=60m/s，起飞过程所受到平均阻力恒为机重的0.2倍，在没有电磁弹射器的情况下，飞机从静止开始匀加速起飞，起飞距离为L=200m，在电磁弹射器与飞机发的发动机（设飞机牵引力不变）同时工作的情况下，匀加速起飞距离减为s=50m，假设弹射过程强迫储能装置的能量全部转化为飞机的动能，取g=10m/s²，求：
（1）判断图中弹射器工作时磁场的方向；
（2）计算该弹射器强迫储能装置贮存的能量；
（3）设强迫储能装置释放电能时的平均放电电压为U=1000V，飞机牵引杆的宽度d=2.5m，计算强迫储能装置放电时的平均电流以及加速飞机所需的磁感应强度B的大小；
（4）实际中强迫储能装置的放电电压和功率均为可控，谈谈航母上安装电磁弹射器的优点。

7 . 舰载机电磁弹射是现在航母最先进的弹射技术，我国在这一领域已达到世界先进水平。某兴趣小组开展电磁弹射系统的设计研究，如图所示，用于推动模型飞机的动子（图中未画出）与线圈绝缘并固定，线圈带动动子，可在水平导轨上无摩擦滑动。线圈位于导轨间的辐向磁场中，其所在处的磁感应强度大小均为B。当开关S接通，电压恒为的电源为系统供电，动子从静止开始推动飞机加速，此加速过程中线圈中的电流随时间的变化规律为。当电流第一次减为零时飞机与动子脱离。此时断开S，动子将做阻尼运动而最终停下。已知线圈匝数n=100匝，每匝周长，直流电阻不计。飞机的质量，动子和线圈的总质量，，，不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响，求：
（1）开关S接通后瞬间，线圈的自感电动势大小；
（2）电流第一次达到最大时，飞机的速度大小及飞机与动子脱离时的速度大小；
（3）飞机与动子脱离后，动子运动过程的位移大小x；
（4）电流第一次达到最大时，线圈存储的磁场能。（不考虑电磁辐射的能量）

8 . 利用电磁感应驱动的电磁炮，原理示意图如图甲所示，高压直流电源电动势为E，大电容器的电容为C。套在中空的塑料管上，管内光滑，将直径略小于管的内径的金属小球静置于管内线圈右侧。首先将开关S接1，使电容器完全充电，然后将S转接2，此后电容器放电，通过线圈的电流随时间的变化规律如图乙所示，金属小球在的时间内被加速发射出去（时刻刚好运动到右侧管口）。下列关于该电磁炮的说法正确的是（　　）

A．小球在塑料管中的加速度随线圈中电流的增大而增大

B．在的时间内，电容器储存的电能全部转化为小球的动能

C．适当加长塑料管可使小球获得更大的速度

D．在的时间内，顺着发射方向看小球中产生的涡流沿逆时针方向

9 . 电磁炮是一种利用电磁作用发射炮弹的先进武器，某同学利用饼型强磁铁和导轨模拟电磁炮的发射原理，如图所示，相同的饼型强磁铁水平等间距放置，使导轨平面近似为匀强磁场。下列说法不正确的是（　　）

A．放置强磁铁时，应保证磁铁的磁极同向

B．强磁铁磁性越强，导轨平面越接近匀强磁场

C．强磁铁间距越小，导轨平面越接近匀强磁场

D．若全部磁铁N极向上，导体棒所受安培力水平向右

10 . 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。