1 . 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：间距为L的平行导轨水平放置，导轨一端接电动势为E、内阻为r的电源，带有可导电金属炮弹质量为m，垂直放在导轨上，电阻为R，导轨电阻不计。炮弹与导轨阻力忽略不计。则下列说法正确的是（　　）

A．磁场方向应竖直向下

B．闭合开关瞬间，加速度的大小为

C．减小磁感应强度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

3 . 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。导轨间存在垂直于导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），不计电容器放电电流引起的磁场影响。
（1）首先开关S接1，电源对电容器充电。画出充电过程中电容器两极板间的电压u随所带电荷量q变化的图像；并借助图像求出稳定后电容器储存的能量E₀；
（2）充电结束后将S接至2开始放电，MN开始向右加速运动。求MN刚开始运动时加速度a的大小；
（3）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。
a．已知自由电子的电荷量为e，请你分析推导当导体棒获得最大速度之后，导体棒中某一自由电子所受的电场力与导体棒最大速度之间的关系式；
b．求MN离开导轨后的最大速度v_m。

4 . 据媒体报道，美国海军最早将于2020年实现电磁轨道炮的实战部署，我国在该领域的研究也走在世界的前列。电磁轨道炮原理示意图如图所示，图中虚线表示电流方向，下列说法正确的是（　　）

A．如果电流方向如图中所示，则该电流在两轨道间产生的磁场方向竖直向下

B．电流大小一定时，两导轨距离越近，导轨之间的磁场越强

C．如果电流反向，炮弹所受安培力也会反向，炮弹将无法发射出去

D．导轨间距一定时，要提高炮弹的发射速度，可以增大电流强度

5 . 如图是导轨式电磁炮实验装置示意图，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（即实验用弹丸）。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。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，其强度与电流的关系为B=kI，比例常数k=2.5×10^-6T/A。已知两导轨内侧间距l=1.5cm，滑块的质量m=30g，滑块沿导轨滑行x=5m后获得的发射速度为v=3.0km/s（此过程视为匀加速运动）。
（1）求发射过程中电源提供的电流大小。
（2）若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大？
（3）若此滑块射出后随即以速度v沿水平方向击中固定在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度为s=30cm。求滑块对砂箱的平均冲击力。

6 . 电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示。1982 年澳大利亚制成了能把的弹体（包括金属杆EF 的质量）加速到的电磁炮（常规炮弹的速度约为2km/s）。若轨道宽为2m，通过的电流为10A，轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为，B 垂直于轨道向上（轨道摩擦不计）求：
（1）弹体（包括金属杆EF）所受安培力大小；
（2）弹体（包括金属杆EF）从静止加速到10km/s，轨道至少要多长？在这个过程中最大瞬时功率为多少？

7 . 电磁炮的原理如图所示，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，导轨平面内具有垂直于导轨平面的匀强磁场，带有炮弹的金属框架垂直放在导轨上，且始终与导轨保持良好接触。已知磁场的磁感应强度大小为B，电源的内阻为r，两导轨间距为L，金属框架和炮弹的总质量为m，金属框架的电阻为R。通电后，炮弹随金属框架滑行距离s后获得的发射速度为v。不计空气阻力、金属框架与导轨间的摩擦和导轨电阻，不考虑金属框架切割磁感线产生的感应电动势，下列说法正确的是（　　）

A．匀强磁场的方向竖直向下

B．金属框架受到的安培力大小为

C．通过金属框架的电流为

D．电源的电动势为

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。

10 . 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