1 . 某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨和固定在同一水平面内且相互平行，在空间存在垂直导轨平面向上的磁场，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。

（1）在图中连线，完成实验电路，要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向运动_______。
（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，应_______（填正确选项前的字母）。
A.适当减小两导轨间的距离       B.换一根更长的金属棒       C.适当增大金属棒中的电流
（3）根据磁场会对电流产生作用力的原理，人们发明了_______（填正确选项前的字母）。
A.回旋加速器       B.电磁炮       C.质谱仪

2 . 2023年4月17日消息，我国目前的电磁炮所发射的炮弹，已经可以在100公里距离上击穿80毫米厚的钢板。如图所示为电磁轨道炮的模型，间距的平行光滑导轨水平放置，轨道处于磁感应强度大小为、方向沿竖直方向的匀强磁场中，导轨左端接有电动势、内阻的电源，带有炮弹的导体棒垂直放置在导轨上，其质量（含炮弹）为、电阻为，导轨电阻不计，则下列说法正确的是（       ）
   

A．匀强磁场的磁场方向应竖直向上

B．闭合开关瞬间，电路中的电流为

C．闭合开关瞬间，炮弹的加速度的大小为

D．若同时将电流方向和磁场方向反向，导体棒所受安培力方向不变

3 . 2022年11月，由我国自主研制的新概念武器—电磁枪在珠海航展闪亮登场，这标志着中国电磁弹射技术在世界范围内处于领先地位。下图是用电磁弹射技术制造的轨道炮原理图，质量为m的弹体可在间距为d的两平行水平轨道之间自由滑动，并与轨道保持良好接触。恒定电流从轨道左边流入，通过弹体后从轨道左边流回。轨道电流在弹体处产生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电流成正比。通电弹体在安培力作用下加速距离后从轨道右边以速度v高速射出。下列说法中正确的是（　　）
          

A．弹体受到的安培力大小为

B．若电流增大到，则弹体射出速度变为4v

C．若轨道长增大到，则弹体射出速度变为

D．若电流从轨道左边流入，轨道左边流回，则弹体将向左边射出

4 . 2022年6月17日，我国003号航母“福建舰”下水，该舰是我国完全自主设计建造的首艘电磁弹射型航母。某同学采用如图甲所示装置模拟电磁弹射，匝数的线圈可在圆柱形铁芯上无摩擦滑动，并通过电刷与导轨保持良好接触；铁芯上存在垂直于表面向外的辐向磁场，线圈所在处的磁感应强度大小均为。将开关S与1连接，恒流源输出电流使线圈向右匀加速一段时间，之后将开关S掷向2与阻值为的电阻相连，同时施加水平外力F，使线圈向右匀减速到零，线圈运动的图像如图乙所示。已知线圈质量、每匝周长，不计线圈及导轨电阻，忽略电刷与导轨间摩擦及空气阻力，则线圈（　　）

A．向右匀加速阶段，电流应从恒流源的b端流出

B．向右匀加速阶段，恒流源输出的电流大小为

C．向右匀减速阶段，通过电阻R的电荷为

D．向右匀减速阶段，水平外力F随时间t变化的关系为，

5 . “电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器，具有速度快效率高等优点，如图是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑水平导轨电阻不计，宽为L，在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，“电磁炮”弹体总质量为m，其中弹体在轨道间的电阻为R，可控电源的内阻为r，电源的电压能自行调节，以保证电源为加速弹体提供的电流恒为I，不计空气阻力，则（　　）

A．弹体做加速度越来越小的加速运动

B．弹体从静止加速到v经历的时间为

C．弹体从静止加速到v，运动的位移为

D．弹体从静止加速到v，电源提供的总能量为

6 . 航空母舰作为大国重器，其形成有效战力的重要标志之一是其携带的舰载机形成战斗力，质量为m的舰载机模型，在水平直线跑道上由静止匀加速起飞，假定起飞过程中受到的平均阻力恒为舰载机所受重力的k倍，发动机牵引力恒为F，离开地面起飞时的速度为v，重力加速度为g。若舰载机起飞利用电磁弹射技术将大大缩短起飞距离，图为电磁弹射装置的原理简化示意图，与舰载机连接的金属块（图中未画出）可以沿两根足够长相互靠近且平行的导轨无摩擦滑动，使用前先给电容为C大容量电容器充电，弹射舰载机时，电容器释放储存的电能所产生的强大电流从一根导轨流入，经过金属块，再从另一根导轨流出；导轨中的强大电流形成的磁场使金属块受到磁场力而加速，从而推动舰载机起飞。
（1）求没使用弹射技术时，舰载机模型的加速度和起飞距离（离开地面前的运动距离）。
（2）已知电容器两端电压为U时储存的电能为。当电容器两端电压为时弹射上述舰载机模型，在电磁弹射装置与舰载机发动机同时工作的情况下，可使起飞距离缩短为x。若电容器释放电能的50%转化为金属块推动舰载机所做的功，舰载机发动机的牵引力F及受到的平均阻力不变，求完成此次弹射后电容器剩余的电能。

7 . 如图所示是导轨式电磁炮的原理结构示意图，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。内阻为r的可控电源提供的强大电流从根导轨流入，经过炮弹，再从另一导轨流回电源。炮弹被导轨中电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在炮弹所在位置始终可以简化为磁感应强度为B的匀强磁场。已知两导轨内侧间距为L，炮弹的质量为m，炮弹在导轨间的电阻为R，若炮弹滑行s后获得的发射速度为v。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．匀强磁场方向为竖直向上

B．电磁炮受到的安培力大小为

C．可控电源此时的电动势是

D．这一过程中系统消耗的总能量是

8 . 如图是 “电磁炮”模型的原理结构示意图。光滑水平平行金属导轨M、N的间距L=0.2m，电阻不计，在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=1×10²T。装有弹体的导体棒ab垂直放在导轨M、N上的最左端，且始终与导轨接触良好，导体棒ab（含弹体）的质量m=0.2kg，在导轨M、N间部分的电阻R=0.8Ω，可控电源的内阻r=0.2Ω。在某次模拟发射时，可控电源为导体棒ab提供的电流恒为I=4×10³A，不计空气阻力，导体棒ab由静止加速到v=4km/s后发射弹体。求：
(1)导体棒ab所受安培力大小；
(2)光滑水平导轨最小长度；
(3)该过程系统产生的焦耳热。

9 . 电磁炮是利用电磁发射技术制成的新型武器，如图所示为电磁炮的原理结构示意图。若某水平发射轨道长7.5m，宽1.5m，发射的炮弹质量为50g，炮弹被发射时从轨道左端由静止开始加速。当电路中的电流恒为20A时，炮弹被发射后的最大速度可达3×10³m/s，轨道间磁场为匀强磁场，不计空气及摩擦阻力。下列说法正确的是（　　）

A．磁场方向为竖直向下	B．磁场方向为水平向右
C．磁场的磁感应强度大小为1×103T	D．炮弹的加速度大小为3×103m/s2

10 . 电磁弹射就是采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动，电磁弹射的主要应用范 围是大载荷的短程加速，在军事上比较典型的是航空母舰上的舰载飞机起飞弹射。如图甲为舰载机起飞示意图，舰载机在自身推力和磁悬浮电磁弹射车水平推力的作用下达到起飞速度。电磁弹射轨道可简化为图乙所示放在水平面上的平行金属导轨，导轨间充满竖直向上的匀强磁场，电流通过磁悬浮电磁弹射车时在安培力作用下推动舰载机加速运动。已知某舰载机质量m=3.010⁴kg，发动机提供的推力为3.010⁵N (设推力保持不变)，舰载机运动时所受阻力恒为舰载机重的0.1倍，无电磁弹射系统时舰载机滑行200m达到起飞速度。当加装电磁弹射系统后，电磁轨道间距d=2m，匀强磁场磁感强度B=10T，航空母舰提供 给电磁弹射系统的电流I=4.510³A，不计磁悬浮电磁弹射车的质量和其它能量损耗，g取10m/s²。求：
(1)电磁弹射系统使舰载机增加了多大的动力？
(2)使用电磁弹射装置后该舰载机滑行多远就能达到起飞速度？