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解答题 适中0.65 引用4 组卷1069
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？
19-20高三上·浙江绍兴·期末
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知识点：电磁炮作用的导体棒在导轨上运动的电动势、安培力、电流、路端电压求导体棒运动过程中通过其截面的电量 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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某同学依据设想设计了如图所示的一个电磁炮的供弹装置和发射装置，装置由的倾斜金属轨道和水平金属轨道连接而成，导轨的顶端通过单刀双掷开关连有一个电阻和一个电容为C的电容器，导轨间距L，PQ为分界线，倾斜部分倾角为θ，水平的PJ部分长度x；PQ左侧有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度为B1， PJKQ部分无磁场，在JK分界线的右侧有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B2；质量为m、电阻为r的细金属杆ab与JK分界线左侧导轨间的动摩擦因数为μ，JK分界线右侧导轨光滑且足够长。他的设想如下：当开关打到S1处，细金属杆ab从倾斜导轨某个位置以上由静止下滑，细金属杆ab最终都将恰好停在JK处，完成供弹过程；之后将开关打到S2处，电容器（已完成充电，充电电压为U）放电使开始加速，完成细金属杆ab加速过程。
（1）求细金属杆ab到达PQ处的速度v的大小；
（2）为达到供弹要求，电阻的阻值R；
（3）电容器所释放的能量不能完全转化为细金属杆ab的动能，若将细金属杆ab离开轨道时的动能与放电前电容器所储存电能（）的比值定义为能量转化效率，求能量转化效率的最大值。
某同学设计了如图所示的一个电磁炮的供弹装置和发射装置，装置由两平行金属导轨APM、DQN组成，导轨的顶端通过单刀双掷开关连有一个电阻和一个电容为C的电容器，导轨间距为L，PQ为分界线，倾斜部分倾角为θ，水平部分PJ的长度为x；PQ左侧有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，矩形区域PJKO部分无磁场，在JK分界线的右侧（含JK）有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为（未知）。质量为m、电阻为r的细金属杆ab与JK分界线左侧导轨间的动摩擦因数为μ，JK分界线右侧导轨光滑且足够长。他的设想如下：当开关打到处，细金属杆ab从倾斜导轨某位置由静止下滑，细金属杆ab最终都将恰好停在JK处，完成供弹过程；之后将开关打到处，电容器（已完成充电，充电电压为U）放电使细金属杆ab开始加速，完成加速过程。求：
（1）细金属杆ab到达PQ处的速度v的大小；
（2）为达到供弹要求，电阻的阻值R；
（3）电容器所释放的能量不能完全转化为细金属杆ab的动能，若将细金属杆ab离开导轨时的动能与放电前电容器所储存电能（）的比值定义为能量转化效率，则磁感应强度多大时，能量转化效率最高？最大值是多少？
如图所示，间距L=1.0m的两平行光滑导轨abc和a′b′c′由倾斜部分和水平部分平滑连接组成，倾斜部分导轨的倾角θ=37°，处在垂直于导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度B1=1.0T，aa′之间连接有一定值电阻R=，水平导轨MN右侧存在垂直于导轨平面向下的多个有界匀强磁场区域，磁场宽度为L，两磁场区域之间相距为L，磁感应强度B2=2.0T。CD棒中间连接一根长为L的轻质绝缘棒，其左端有一个锁定装置，垂直于导轨，静止在bb′与MN之间的某一位置。导体棒AB、CD有相同的质量m=0.5kg和电阻R=。AB棒在倾斜导轨上且垂直于导轨，由静止开始释放，在到达bb′时，AB棒已经达到最大速度，进入水平导轨后与绝缘棒碰撞且锁定，之后一起运动。已知AB棒在经过连接处bb′能量不损耗，不计导轨电阻。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）求AB棒运动的最大速度vm；
（2）若AB棒下滑过程中，通过CD棒的电荷量q=C，求AB棒下滑过程中CD棒上产生的热量Q；
（3）发生碰撞后，CD棒最终将停在离MN多远的地方？

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