1．如圖所示為某研究小組設計的電磁炮供彈和發(fā)射裝置。裝置由傾角θ=37°的傾斜導軌和水平導軌在AB處平滑連接而成，電磁炮發(fā)射位置CD與AB相距x=0.4m,傾斜導軌處有垂直導軌平面向上的勻強磁場，磁感應強度為B₁，ABCD區(qū)域無磁場，CD處及右側(cè)有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度為B₂。傾斜導軌頂端的單刀雙擲開關可連接阻值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，金屬桿與傾斜導軌間動摩擦因數(shù)均為μ₁=0.2，和ABCD區(qū)域?qū)к壷g動摩擦因數(shù)為μ₂=0.5，CD右側(cè)導軌光滑且足夠長。供彈過程：開關打到S₁處，金屬桿從傾斜導軌某個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。已知導軌間距為L=1.0m,sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s²，不計空氣阻力。
（1）供彈過程
①金屬桿運動到AB時刻，桿ab中電流方向為 （填“a-b”或“b-a”），a端電勢 于b端電勢（填“高”、“低”或“等”）。
②金屬桿到達AB處時速度為 m/s,從AB到CD所用時間為 s。
③為精確供彈，磁感應強度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，運動到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)導軌光滑且足夠長，則開關打到S₂處后金屬桿的運動情況為 。
A、勻加速運動
B、先是加速度變小的加速運動，后是勻速運動
C、勻速運動
D、先是加速度變大的加速運動，后是勻速運動
②當B₂多大時，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，然后將傾斜導軌頂端的單刀雙擲開關錯誤地打到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動？如果B₁=3T，金屬桿的釋放點離AB的距離為10m,則金屬桿從釋放到下滑到AB的時間為多少？

2．電磁炮“電磁炮”（如圖甲）是利用電磁力對彈體加速的新型武器，如圖乙所示是“電磁炮”的原理結(jié)構示意圖。光滑水平加速導軌電阻不計，軌道寬為L=0.2m。在導軌間有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度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，不計彈體在運動中產(chǎn)生的感應電動勢和空氣阻力。
（1）在某次試驗發(fā)射過程中，彈體所受安培力大小為 N；彈體從靜止加速到4km/s,軌道至少要 m；

（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存，這就需要對電容器先充電。如圖所示，導軌的左端連接電容C=5×10^-2F的電容器，開關S先接1，使電容器充電，電壓充到為U₀時將開關S接至2，炮彈受安培力作用開始向右加速運動。直流電源的a端為 （選填“正極”、“負極”或“可正可負”）；
（3）以下分析正確的是 。
A.強迫儲能器上端為正極
B.飛機的質(zhì)量越大，離開彈射器時的動能一定越大
C.強迫儲能器儲存的能量越多，飛機被加速的時間一定越長
D.平行導軌間距越小，飛機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。請在圖中畫出u-q圖像。
（5）由上圖可知，充完電后電容器的電壓為 V；并可以借助圖像求出穩(wěn)定后電容器儲存的能量為 J。

3．“電磁炮”的模型示意圖如圖所示，光滑水平加速導軌電阻不計，軌道間距為L=0.1m,豎直向上的勻強磁場的磁感應強度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，不計空氣阻力。求：
（1）彈體所受安培力的大??；
（2）彈體從靜止加速到10m/s過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量。