1 . 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。

2 . 根据磁场对电流有安培力作用的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮，其原理如图所示：把待发炮弹（导体）放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通以大电流，使炮弹作为一个通电导体在磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去，若电流方向与图中相同，则下列说法正确的是（　　）

A．磁场方向应竖直向上

B．磁场方向应竖直向下

C．增大磁感应强度B的值，炮弹受到的安培力变大

D．若同时将电流方向和磁场方向反向，安培力方向也会反向

4 . 电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器。俯视电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l，电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。首先开关S接1，使电容器完全充电，然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），MN开始向右加速运动，最后开导轨时速度为v。 由以上条件可知（　　）
   

A．导轨间的磁感应强度竖直向上

B．可以求出电容器消耗的电荷量

C．可以求出MN刚开始运动时的加速度

D．可以求出MN离开导轨时电容器的电压

5 . 电磁轨道炮是利用磁场对通电导体的作用使炮弹加速的，其简化原理示意图如图丙所示。假设图中直流电源电动势为E=45V（内阻不计），电容器的电容为C=22F。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l=1m，电阻不计。炮弹可视为一质量为m=2kg，电阻为R=5Ω的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。导轨间存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场。接通电路后MN开始向右加速运动，经过一段时间后回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨。求：
（1）直流电源的a端是正极还是负极？
（2）若用导线将1、2连接让直流电源供电，MN离开导轨时的最大速度的大小；
（3）若开关先接1，使电容器完全充电；然后将开关接至2，MN离开导轨时的最大速度的大小。

6 . 2022年10月，我国成功运行了世界首个“电磁撬”，它对吨级物体的最高推进速度达到每小时1030公里（286m/s）。如图为简化后的“电磁撬”模型：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，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经导轨-滑块-导轨流回电源，滑块被导轨中电流形成的磁场推动而加速。将滑块所处位置的磁场简化为方向垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度B=5T，若两导轨间的距离L=2m，滑块质量为1000kg，设通电后滑块开始做匀加速直线运动，其加速度大小为50m/s²，求：
（1）滑块匀加速过程中电源提供的电流大小；
（2）滑块沿轨道运动9m时所受安培力的瞬时功率。

7 . 我国第三艘航空母舰“福建号”采用的是电磁弹射装置，其原理可简化为如图所示，直流电源电动势为E，储能电容器的电容为C，固定于水平面内的两根光滑平行金属电阻不计。飞行器可视为一根有电阻的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。首先开关S接1，使电容器完全充电；然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出），MN开始向右加速运动，达到最大速度之后离开导轨。根据上述信息可知（　　）

A．匀强磁场的方向应该垂直于导轨平面向上

B．电容器的电容C越大，MN的最大速度就越大

C．电容器的电容C越大，MN刚开始运动时的加速度就越大

D．当电容器储存的电荷全部放出时，MN的速度达到最大

8 . 电磁轨道炮工作原理如图所示，待发射弹体可在两平行光滑轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回，轨道电流可在弹体处形成垂直于轨道平面的磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小，通电的弹体在轨道上由于受到安培力的作用而高速射出。小明同学从网上购买了一个轨道炮模型，其轨道长度为，平行轨道间距，弹体的质量，导轨中的电流，系数。求：
（1）弹体在轨道上运行的加速度大小a；
（2）现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，通过分析运算说明，理论上可采用哪些办法？（至少写出两种方法）

10 . 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I从M轨道左边流入，通过弹体后从N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I成正比。通电弹体在安培力作用下加速距离L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2I，则弹体射出速度变为

C．若轨道长增大到2L，则弹体射出速度变为

D．若电流I从N轨道左边流入，M轨道左边流回，则弹体将向左边射出