電磁炮“電磁炮”（如圖甲）是利用電磁力對(duì)彈體加速的新型武器，如圖乙所示是“電磁炮”的原理結(jié)構(gòu)示意圖。光滑水平加速導(dǎo)軌電阻不計(jì)，軌道寬為L=0.2m。在導(dǎo)軌間有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1×102T，“電磁炮”的彈體總質(zhì)量m=0.2kg,其中彈體在軌道間的電阻R=0.4Ω，電源的內(nèi)阻r=0.6Ω，電源能為加速彈體提供的電流I=4×103A，不計(jì)彈體在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和空氣阻力。
（1）在某次試驗(yàn)發(fā)射過程中，彈體所受安培力大小為 8×1048×104N；彈體從靜止加速到4km/s,軌道至少要 2020m；
（2）電磁炮的發(fā)射需要大量的電能瞬間釋放，這些電能需要電容器來儲(chǔ)存，這就需要對(duì)電容器先充電。如圖所示，導(dǎo)軌的左端連接電容C=5×10-2F的電容器，開關(guān)S先接1，使電容器充電，電壓充到為U0時(shí)將開關(guān)S接至2，炮彈受安培力作用開始向右加速運(yùn)動(dòng)。直流電源的a端為 負(fù)極負(fù)極（選填“正極”、“負(fù)極”或“可正可負(fù)”）；
（3）以下分析正確的是 DD。
A.強(qiáng)迫儲(chǔ)能器上端為正極
B.飛機(jī)的質(zhì)量越大，離開彈射器時(shí)的動(dòng)能一定越大
C.強(qiáng)迫儲(chǔ)能器儲(chǔ)存的能量越多，飛機(jī)被加速的時(shí)間一定越長
D.平行導(dǎo)軌間距越小，飛機(jī)能獲得的加速度將越小
（4）充電過程中電容器兩極板間的電壓u隨電容器所帶電荷量q發(fā)生變化。請(qǐng)?jiān)趫D中畫出u-q圖像。
（5）由上圖可知，充完電后電容器的電壓為 4×1034×103V；并可以借助圖像求出穩(wěn)定后電容器儲(chǔ)存的能量為 4×1054×105J。
【答案】8×104；20；負(fù)極；D；4×103；4×105
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/9/26 4:0:1組卷：46引用：1難度：0.6
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1．如圖所示為某研究小組設(shè)計(jì)的電磁炮供彈和發(fā)射裝置。裝置由傾角θ=37°的傾斜導(dǎo)軌和水平導(dǎo)軌在AB處平滑連接而成，電磁炮發(fā)射位置CD與AB相距x=0.4m,傾斜導(dǎo)軌處有垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，ABCD區(qū)域無磁場(chǎng)，CD處及右側(cè)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2。傾斜導(dǎo)軌頂端的單刀雙擲開關(guān)可連接阻值R=1.5Ω的電阻和電容C=1.0F的電容器。質(zhì)量m=2.0kg、長度L=1.0m、電阻r=0.5Ω的金屬桿ab代替電磁炮彈，金屬桿與傾斜導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ1=0.2，和ABCD區(qū)域?qū)к壷g動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2=0.5，CD右側(cè)導(dǎo)軌光滑且足夠長。供彈過程：開關(guān)打到S1處，金屬桿從傾斜導(dǎo)軌某個(gè)位置及以上任意位置由靜止釋放，金屬桿最終都恰好精確停在CD處；發(fā)射過程：開關(guān)打到S2處，連接電壓U=100V電容器，金屬桿從CD位置開始向右加速發(fā)射。已知導(dǎo)軌間距為L=1.0m,sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2，不計(jì)空氣阻力。
（1）供彈過程
①金屬桿運(yùn)動(dòng)到AB時(shí)刻，桿ab中電流方向?yàn)?（填“a-b”或“b-a”），a端電勢(shì) 于b端電勢(shì)（填“高”、“低”或“等”）。
②金屬桿到達(dá)AB處時(shí)速度為 m/s,從AB到CD所用時(shí)間為 s。
③為精確供彈，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小為 T：3。
④如果某次金屬桿在傾斜軌道上距AB所在水平面高5m處由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到AB過程中電阻R的發(fā)熱量；
（2）發(fā)射過程
①如果CD右側(cè)導(dǎo)軌光滑且足夠長，則開關(guān)打到S2處后金屬桿的運(yùn)動(dòng)情況為 。
A、勻加速運(yùn)動(dòng)
B、先是加速度變小的加速運(yùn)動(dòng)，后是勻速運(yùn)動(dòng)
C、勻速運(yùn)動(dòng)
D、先是加速度變大的加速運(yùn)動(dòng)，后是勻速運(yùn)動(dòng)
②當(dāng)B2多大時(shí)，金屬桿發(fā)射的最終速度最大？最大速度為多少？
（3）某次充填過程中，操作員沒有給電容器充電，然后將傾斜導(dǎo)軌頂端的單刀雙擲開關(guān)錯(cuò)誤地打到S2處后靜止釋放金屬桿，試分析說明金屬桿在傾斜軌道將做什么運(yùn)動(dòng)？如果B1=3T，金屬桿的釋放點(diǎn)離AB的距離為10m,則金屬桿從釋放到下滑到AB的時(shí)間為多少？發(fā)布：2024/9/4 1:0:8組卷：108引用：1難度：0.1 -
2．2023年4月17日消息，我國目前的電磁炮所發(fā)射的炮彈，已經(jīng)可以在100公里距離上擊穿80毫米厚的鋼板。如圖所示為電磁軌道炮的模型，間距L=1m的平行光滑導(dǎo)軌水平放置，軌道處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1T、方向沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌左端接有電動(dòng)勢(shì)E=30V、內(nèi)阻r=1Ω的電源，帶有炮彈的導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，其質(zhì)量（含炮彈）為m=100g、電阻為R=9Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，則下列說法正確的是（ ）發(fā)布：2024/7/17 8:0:9組卷：58引用：2難度：0.5 -
3．“電磁炮”的模型示意圖如圖所示，光滑水平加速導(dǎo)軌電阻不計(jì)，軌道間距為L=0.1m,豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T，彈體總質(zhì)量m=0.01kg,彈體在軌道間的電阻R=1Ω，可控電源的內(nèi)阻r=4Ω，提供的電流I=0.2A，以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射，不計(jì)空氣阻力。求：
（1）彈體所受安培力的大?。?br />（2）彈體從靜止加速到10m/s過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量。發(fā)布：2024/7/27 8:0:9組卷：12引用：0難度：0.6
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