“电磁炮”（如图甲）是利用电磁力对弹体加速的新型武器，如图乙所示是“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 = 0.2m。在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B = 1 × 10²T，“电磁炮”的弹体总质量m = 0.2kg，其中弹体在轨道间的电阻R = 0.4Ω，电源的内阻r = 0.6Ω，电源能为加速弹体提供的电流I = 4 × 10³A，不计弹体在运动中产生的感应电动势和空气阻力。
【小题1】在某次试验发射过程中，弹体所受安培力大小为______N；弹体从静止加速到4km/s，轨道至少要______m；

【小题2】电磁炮的发射需要大量的电能瞬间释放，这些电能需要电容器来储存，这就需要对电容器先充电。如图所示，导轨的左端连接电容C = 5 × 10^－2F的电容器，开关S先接1，使电容器充电，电压充到为U₀时将开关S接至2，炮弹受安培力作用开始向右加速运动。直流电源的a端为______（选填“正极”、“负极”或“可正可负”）；

【小题3】以下分析正确的是（     ）

A．强迫储能器上端为正极

B．飞机的质量越大，离开弹射器时的动能一定越大

C．强迫储能器储存的能量越多，飞机被加速的时间一定越长

D．平行导轨间距越小，飞机能获得的加速度将越小

【小题4】充电过程中电容器两极板间的电压u随电容器所带电荷量q发生变化。请在图中画出u—q图像______。

【小题5】由上图可知，充完电后电容器的电压为______V；并可以借助图像求出稳定后电容器储存的能量为______J。
【小题6】如图所示，平行粗糙金属导轨间距为L，导轨处在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，两个相同的金属棒ab、cd垂直导轨平行放置，与导轨始终接触良好，每个金属棒质量均为m，接入电路的电阻均为R。两个金属棒与导轨间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g。开始时cd棒锁定在轨道上，对ab棒施加水平向右的恒定拉力F = 3μmg，棒ab前进的距离为d时速度达到最大值，此时将恒力大小变为F′ = 2μmg，方向不变，同时解除对棒cd的锁定，再经过时间t金属棒cd做匀速运动。导轨足够长且电阻不计。求：
（1）棒ab的最大速度；
（2）棒ab从开始运动到最大速度的过程中产生的焦耳热；
（3）棒cd匀速运动的速度大小及在整个过程中通过金属棒cd的电量q。