1 . 电磁炮是一种理想的兵器，其原理如图，若轨道宽2m，通以恒定电流100A，弹体质量为（包括金属杆EF的质量）10g。该电磁炮能把弹体在t=0.1s的时间内从0加速到1000m/s。不计轨道摩擦。
(1)弹体加速时的加速度和轨道的长度？
(2)轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？
(3)磁场力的最大功率为多大？

2 . “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=0.2 m；在导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1×10²T；“电磁炮”弹体总质量m=0.2 kg，其中弹体在轨道间的电阻R=0.4Ω；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；
(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。

3 . 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。

4 . 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。其原理结构可简化为如图甲所示的模型：两根无限长、光滑的平行金属导轨MN、PQ固定在水平面内，相距为L，“电磁炮”弹体为质量为m的导体棒ab，垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，弹体在轨道间的电阻为R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，“电磁炮”电源的电压能自行调节，用以保证“电磁炮”在轨道上做匀加速运动最终发射出去，其中可控电源的内阻为r，不计空气阻力，导轨的电阻不计。求：
(1)考虑到电磁感应现象，定性描述电源的电压如何自行调节，才能保证“电磁炮”匀加速发射；
(2)弹体从静止经过时间t加速到v的过程中系统消耗的总能量；
(3)把此装置左端电源换成电容为C的电容器，导轨倾斜，与水平夹角为θ（如图乙所示），使磁场仍与导轨平面垂直，将弹体由静止释放，某时刻其速度为v₁，定性画出该过程导体棒运动的v—t图象，并写出必要的分析和推理过程。

5 . 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？

6 . 电磁轨道炮的加速原理如图所示金属炮弹静止置于两固定的平行导电导轨之间，并与轨道良好接触。开始时炮弹在导轨的一端，通过电流后炮弹会被安培力加速，最后从导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离，导轨长，炮弹质量。导轨上电流I的方向如图中箭头所示。可以认为，炮弹在轨道内匀加速运动，它所在处磁场的磁感应强度始终为，方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为，忽略摩擦力与重力的影响。求：
(1)炮弹在两导轨间的加速度大小a；
(2)炮弹作为导体受到磁场施加的安培力大小F；
(3)通过导轨的电流I。

7 . 如图所示为某研究小组设计的电磁炮供弹和发射装置．装置由倾角θ=37°的倾斜导轨和水平导轨在AB处平滑连接而成，电磁炮发射位置CD与AB相距x=0.4m．倾斜导轨处有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度为B₁，ABCD区域无磁场，CD处及右侧有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B₂．倾斜导轨顶端的单刀双掷开关可连接阻值R=1.0Ω的电阻和电容C=0.5F的电容器．质量m=2.0kg、长度L=1.0m、电阻r=1.0Ω的金属杆ab代替电磁炮弹，金属杆与倾斜导轨和ABCD区域导轨之间的动摩擦因数均为μ=0.5，CD右侧导轨光滑且足够长．供弹过程：开关打到S₁处，金属杆从倾斜导轨某个位置及以上任意位置由静止释放，金属杆最终都恰好精确停在CD处；发射过程：开关打到S₂处，连接电压U=100V电容器，金属杆从CD位置开始向右加速发射．已知导轨间距为L=1.0m，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计空气阻力．

(1)求金属杆到达AB处时速度v的大小；
(2)为精确供弹，求磁感应强度B₁的大小；
(3)当B₂多大时，金属杆的最终速度最大？最大速度为多少？

8 . 电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为的弹体（包括金属杆的质量）加速到．若这种装置的轨道宽，长为，通过的电流为，求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度大小和磁场力的最大功率．（轨道摩擦忽略不计）

9 . 澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10 km/s的电磁炮(常规炮弹的速度约为2 km/s)．如图所示，若轨道宽为2 m，长为100   m，通过的电流为10 A，试求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度 (轨道摩擦不计)．

10 . 如图所示，电磁炮是一种新型的兵器，其射程甚至可达数百公里，远远超过常规炮弹．它的主要原理如图乙所示，当弹体中通以强电流时，弹体在强大的磁场力作用下加速前进，最后从炮口高速射出．设两轨道间距离为d=0.10m，匀强磁场的磁感应强度为B=40T，电流恒定，I=2000A，轨道长度为L=20m，炮弹的质量为m=20g，忽略一切阻力．求：

(1)弹体的加速度大小；
(2)弹体最终获得的速度大小；
(3)磁场力对弹体的最大功率．