3 . 电磁炮是利用安培力驱动炮弹的一种技术应用装置，其原理图如图所示，储能器开关先接获得能量后再接b，可对加速装置供电。通电时，电流在平行导轨间产生垂直于导轨平面的磁场，炮弹在安培力作用下加速。已知安培力与通电电流关系满足，。某次电磁炮射击实验中，储能器向发射装置释放的电流，提供炮弹加速的导轨长L=2.5m，炮弹质量为m=1kg，忽略摩擦力和空气阻力，在炮弹加速过程中电流始终保持恒定。求：
（1）炮弹出炮口时的速度大小；
（2）若储能器所储能量与储存电荷量满足，，此次发射恰好消耗一半电荷量，求炮弹获得的动能与储能器释放能量百分比（计算结果保留三位有效数字）。

5 . 电磁发射
2023年9月7日，中国航天科工三院完成了商业航天电磁发射高温超导电动悬浮航行试验，创造了国内高温超导电动悬浮最高航行速度记录！
(1)如图为电磁发射器的原理简化图，一个可以产生恒定电流 I₀ 的电源、两根间距为 L 的光滑水平金属导轨和电阻为R 的金属炮弹组成闭合回路（其余电阻忽略不计）。两金属导轨中的电流会在炮弹处产生_______方向的磁场，其磁感应强度为 B=kI₀ （k为比例系数）该磁场会对炮弹产生一个大小为_______的安培力，从而推动炮弹加速。

(2)如图（a），实际情况中常使用低压交流电源和升压变压器给电磁炮供电。图（b）为交流电源的原理示意图，其结构为一个匝数为 N 的线圈 abcd 在匀强磁场中绕 OO' 轴以恒定角速度 ω 转动。

①关于图（b）中的线圈，以下说法中错误的是______
A.线圈abcd此时恰垂直于中性面
B.线圈abcd垂直于中性面时磁通量的变化率最大
C.线圈abcd产生交流电的周期为
②若通过导轨的电流正方向如图（a），电流强度随时间变化如图（c）所示。炮弹所受安培力F（水平向右为正方向），随时间变化情况为______

A. B. C.

③理想变压器的原线圈和副线圈的匝数分别为 n₁和 n₂，那么为了通过金属炮弹电流强度有效值达到 I₀，交流电源的电流最大值需要调节到_______。（忽略回路自感效应）
(3)以脉动电流为电磁发射器供电，如图所示，电容器电容为 C，炮弹电阻为 R，其余电阻不计。当电键S打到1时直流电源对电容器充电，当电键S 打到2时，电容器放电产生脉冲电流，从而推动炮弹前进。

①若装置的安全限制电流为 I₀ ，则电容器至多储存电量为_______。
②电容器放电过程中的电压表示数随时间变化的 u—t 图可能为下图中的_______

A.B. C.

③在图（d）中做出炮弹速率随时间变化的 v—t 图_______。

9 . 电磁弹射技术被应用在福建舰上，大大提升了福建舰的战斗力，电磁弹射原理如图所示。电磁弹射器能使飞机在较短距离内很快被加速到起飞速度。下列说法中正确的是（　　）

A．弹射过程飞机机身受到向前的安培力的冲量，使飞机的动量增加

B．通过轨道的电流只是用来产生驱动磁场，不会流过飞机机身

C．流过飞机机身的电流受到的安培力对飞机做正功

D．飞机被弹射的过程中弹射装置获得的电能全部转化为机械能

10 . 如图为某同学利用电磁炮来研究碰撞问题的示意图，其中ABCD为无限长的水平光滑桌面。图中左侧部分即为电磁炮的简化模型，两平行导轨固定在水平桌面上，间距d=1×10^-3m，一金属弹丸P₁置于两导轨之间，并与导轨保持良好接触，质量m₁=9kg。导轨左端与一电流为I的理想恒流源相连。在发射过程中，假设两平行导轨中的电流I在弹丸所在位置处产生的磁场始终可视为匀强磁场，其强度与电流的关系为B=kI（其中k=10³T/A），方向垂直导轨平面，t=0时刻弹丸从静止自导轨左端向右滑行l₁=0.5m后以速度v₁=2m/s射出。在弹丸出射方向的延长线上，静置着两小物块P₂（质量m₂未知）、P₃（质量m₃=1kg），P₂与P₃间有极小间隙。它们右侧足够远处放有由处于原长的轻弹簧连接的小物体P₄（质量m₄=1kg）、P₅（质量m₅=2kg）。P₁、P₂、P₃、P₄、P₅均可视为质点，P₃、P₄之间的距离为l₂（大小可调）。不计空气阻力、摩擦阻力。
（1）求理想恒流源中的电流I；
（2）在弹丸射出后撞向静置的P₂P₃，假定P₁与P₂、P₂与P₃间的碰撞均为弹性碰撞，（P₃运动起来后立刻取走P₁P₂）欲使碰后P₃获得最大的向右运动的速度，则P₂的质量应取多少？P₃获得的最大速度v₃又为多少？
（3）若在t=0时刻，给P₄一向右的速度v₄=3m/s，则P₄、P₅将做某种复杂的运动。假定P₃以（2）问中的最大速度飞向P₄P₅和弹簧组成的系统，因l₂大小可调，击中P₄时P₄的速度不确定，且P₃P₄碰后立即粘在一起。求P₃P₄P₅和弹簧组成的系统在以后的运动中，弹簧可能具有的最大弹性势能的取值范围。