2 . 2022年6月17日，我国新一代战舰预计将会配备电磁轨道炮，其原理可简化为如图所示（俯视图）装置。两条平行的水平轨道被固定在水平面上，炮弹安装于导体棒ab上，由静止向右做匀加速直线运动，到达轨道最右端刚好达到预定发射速度v，储能装置储存的能量恰好释放完毕。已知轨道宽度为d，长度为L，磁场方向竖直向下，炮弹和导体杆ab的总质量为m，运动过程中所受阻力为重力的k（）倍，储能装置输出的电流为I，重力加速度为g，不计一切电阻、忽略电路的自感。下列说法错误的是（　　）

A．电流方向由a到b

B．磁感应强度的大小为

C．整个过程通过ab的电荷量为

D．储能装置刚开始储存的能量为

3 . “电磁炮”是现代军事研究中的一项尖端科技研究课题。其工作原理是将炮架放入强磁场中，并给炮架通入高强度电流，炮架相当于放入磁场的通电直导线，在安培力的作用下加速运动，在较短的轨道上短时间内获得一个非常大的速度射出。如图所示，已知加速轨道长度为L，轨道间距为d，炮架及炮弹的质量为m，足够大匀强磁场垂直于轨道所在平面，磁感应强度大小为B．炮架与水平轨道垂直。当给炮架通以大小恒为I的电流后，炮架与炮弹一起向右加速运动，不计一切阻力。求：
（1）通电时，炮架受到的安培力F的大小；
（2）离开轨道时，炮弹的速度v的大小；
（3）采取哪些措施能提高炮弹的发射速度。（至少提三条）

4 . 电磁轨道炮发射的基本原理如图所示，水平地面上两条平行的金属导轨A和导轨B充当炮管，弹丸放置在两导轨之间，当强大的电流I流过弹丸时，弹丸获得加速度，最终高速发射出去，下列说法正确的是（　　）

A．导轨之间的磁场方向可能竖直向下

B．导轨之间的磁场方向可能水平向右

C．电磁炮的本质是一种大功率型发电机

D．若要增大发射速度，可增大流过弹丸的电流

6 . “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。
6．如图所示，平行粗糙金属导轨间距为L，导轨处在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，两个相同的金属棒ab、cd垂直导轨平行放置，与导轨始终接触良好，每个金属棒质量均为m，接入电路的电阻均为R。两个金属棒与导轨间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g。开始时cd棒锁定在轨道上，对ab棒施加水平向右的恒定拉力F = 3μmg，棒ab前进的距离为d时速度达到最大值，此时将恒力大小变为F′ = 2μmg，方向不变，同时解除对棒cd的锁定，再经过时间t金属棒cd做匀速运动。导轨足够长且电阻不计。求：
（1）棒ab的最大速度；
（2）棒ab从开始运动到最大速度的过程中产生的焦耳热；
（3）棒cd匀速运动的速度大小及在整个过程中通过金属棒cd的电量q。

7 . 如图甲所示是电磁炮发射过程的情境图，在发射过程中，可以简化为炮弹始终处于磁感应强度为B的竖直方向匀强磁场中。不计一切阻力、不考虑炮弹切割磁感线产生的感应电动势。下列说法中正确的有（       ）

A．匀强磁场方向为竖直向下

B．发射过程中安培力对炮弹做负功

C．若只增大电流，炮弹飞出速度将增大

D．若调换电源正负极并同时将磁场方向变为反向，则炮弹所受磁场力方向也会反向

8 . “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=1×10² T；“电磁炮”弹体总质量m=0.2 kg，其中弹体在轨道间的电阻R=0.4 Ω；可控电源的内阻r=0.6 Ω，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=4×10³ A，不计空气阻力。求：
（1）弹体所受安培力大小和方向；
（2）弹体从静止加速到4 km/s，轨道至少要多长；
（3）弹体从静止加速到4 km/s过程中，该系统消耗的总能量；
（4）请简要说明电源的电压如何自行调节，才可以保证“电磁炮”匀加速发射。

9 . 电磁炮是利用安培力加速弹体的一种新型武器，可简化为如图的结构示意图，光滑水平导轨宽，在导轨间有竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场，弹体总质量，电源能提供的稳定电流，不计感应电动势和其它任何阻力，让弹体从静止加速到，轨道长度至少需要（       ）

A．12米

B．24米

C．36米

D．48米

10 . 电磁炮是一种现代化武器，模拟图如图所示，当接通电源之后，炮弹就会在导轨中的电流磁场作用下，向前加速飞行，关于电磁炮的有关说法错误的是（       ）

A．将电流反向，炮弹所受磁场力方向不变

B．将电流反向，炮弹所受磁场力方向也会反向

C．其他条件相同时，电流越大，炮弹飞出速度越大

D．其他条件相同时，导轨越长，炮弹飞出速度越大