1 . 上海科技馆的智慧之光展区有一个叫做“电磁炮”的体验展品，利用磁场对通电导体的作用力，从而沿导轨加速发射抛射体。“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“电磁炮”匀加速发射。在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流是I，不计空气阻力。则：
   
（1）弹体所受的安培力为______，弹体的加速度为______。
（2）弹体从静止加速到v，轨道长度至少为______。
（3）弹体从静止加速到v的过程中电源提供的总能量为______；该电路为______（填写A.“纯电阻电路”     B.“非纯电阻电路”），可控电源的电压应随时间______（选填A.“均匀增加”   B.“不均匀增加”     C.“不变”），才能保证“电磁炮”匀加速发射。

2 . 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

3 . 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1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。开关S与1接通，恒流源与线圈连接，动子从静止开始推动飞机加速，飞机达到起飞速度时与动子脱离；此时S掷向2接通定值电阻，同时施加回撤力F，在F和磁场力作用下，动子恰好返回初始位置停下。若动子从静止开始至返回过程的图如图2所示，在至时间内，时撤去F。已知起飞速度，，线圈匝数匝，每匝周长，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）恒流源的电流I；
（2）线圈电阻R；
（3）时刻。

4 . 电磁轨道炮原理如图所示，炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行轨道之间，并与轨道壁接触良好。开始时炮弹在轨道的一端，通有电流后炮弹会被磁场力加速，最后从位于轨道另一端的出口高速射出。两轨道之间的距离，轨道长，炮弹质量。轨道上的电流I的方向如图中箭头所示。可认为，炮弹在轨道内运动时做匀加速直线运动，它所处磁场的磁感应强度始终为，方向垂直纸面向里。若炮弹在出口处速度为，忽略摩擦力与重力的影响。求：
（1）炮弹在轨道中运动的加速度大小；
（2）通过轨道的电流I。

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，其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮原理示意图如图所示，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。导轨间存在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场（图中未画出），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，MN开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨。
（1）判断直流电源的正极在a端还是b端？
（2）求MN刚开始运动时加速度的大小：
（3）求MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q。

6 . 2022年6月17日，我国第三艘航母“福建舰”正式下水，“福建舰”配备了目前世界上最先进的“电磁弹射”系统。“电磁弹射”系统的具体实现方案有多种，并且十分复杂。一种简化的物理模型如图所示，电源和一对足够长平行金属导轨M、N分别通过单刀双掷开关K与电容器相连。电源的电动势，内阻不计。两条足够长的导轨相距且水平放置于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面且竖直向下，电容器的电容。现将一质量为，电阻为的金属滑块垂直放置于导轨的滑槽内，分别与两导轨良好接触。将开关K置于a端让电容器充电，充电结束后，再将开关K置于b端，金属滑块会在电磁力的驱动下运动。在电容器放电过程中，金属滑块两端电压与电容器两极板间电压始终相等。不计导轨和电路其他部分的电阻，不计电容器充、放电过程中电磁辐射和导轨产生的磁场对滑块的作用，忽略金属滑块运动过程中的一切摩擦阻力。求：
（1）在开关K置于b端的瞬间，金属滑块加速度的大小；
（2）金属滑块的最大速度。

7 . “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

8 . 电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤性武器。如图甲所示为电磁炮工作原理示意图，可简化为图乙模型。某电磁炮导轨长10m，两导轨之间的距离为0.5m。导轨间的磁场可认为是方向垂直 于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为1.5T，电流方向如图所示，电流大小为6×10⁶A。质量为10kg的炮弹收到安培力的作用从导轨右端静止开始一直做匀加速直线运动，到达最左端离开导轨发射出去。整个电磁炮固定在水平面上，忽略炮弹与导轨间的摩擦力。求：
（1）炮弹在导轨中所受安培力的大小。
（2）炮弹到达左端时离开导轨的速度。
      

9 . 如图所示为电磁炮模型示意图，水平发射轨道宽1m，轨道间有磁感应强度为方向竖直向上的匀强磁场，炮弹（含相关副件）总质量为0.5kg，当电路中通20A的恒定电流时，炮弹从轨道左端由静止开始加速，然后以的速度从轨道右端发射出去。忽略一切阻力，求：
（1）电流从哪一端流入炮弹，炮弹的加速度大小；
（2）导轨的长度为多长。

10 . 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。