電磁軌道炮是利用電流和磁場(chǎng)的作用使炮彈獲得超高速度，電磁軌道炮示意圖如圖甲所示，直流電源電動(dòng)勢(shì)為E，電容器的電容為C，兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，電阻不計(jì)，炮彈可視為一質(zhì)量為m、電阻為R的導(dǎo)體棒ab,垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài)，并與導(dǎo)軌良好接觸。導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，不計(jì)電容器放電電流引起的磁場(chǎng)影響。
（1）求電容器充電結(jié)束后所帶的電荷量Q；
（2）請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出電容器兩極間電勢(shì)差u隨電荷量q變化的u-q圖像。類比直線運(yùn)動(dòng)中由v-t圖像求位移的方法，求兩極間電壓為U時(shí)電容器所儲(chǔ)存的電能Ep；
（3）開關(guān)由1撥到2后，電容器中儲(chǔ)存的電能部分轉(zhuǎn)化為炮彈的動(dòng)能。從微觀角度看，導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力在能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用。為了方便，可認(rèn)為導(dǎo)體棒ab中的自由電荷為正電荷。我們知道，洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功。那么，導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力是如何在能量轉(zhuǎn)化過程中起到作用的呢？請(qǐng)結(jié)合圖丙分析說明其原理。
【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過程中的電路類問題；導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；電磁感應(yīng)過程中的動(dòng)力學(xué)類問題．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：104引用：2難度：0.5
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1．如圖所示，兩根光滑的平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為l,導(dǎo)軌之間接有電阻R，阻值為r的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持接觸良好，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下。現(xiàn)使金屬棒ab以速度v在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/17 3:0:1組卷：343引用：1難度：0.7 -
2．如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬軌道通過絕緣導(dǎo)線交叉相連，間距相同，軌道處于水平面內(nèi)，分別處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在兩根軌道上垂直軌道靜止放置三根相同的金屬棒。已知三根金屬棒接入電路的電阻均為R、質(zhì)量均為m,導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，不計(jì)軌道的電阻及金屬棒之間的作用力，金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)碰撞，也沒有跨過導(dǎo)線交叉處，下列說法正確的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/16 3:30:1組卷：100引用：2難度：0.5 -
3．如圖所示，abcd為水平放置的平行“
”形光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為l,bc間電阻為R，其它部分電阻不計(jì)。導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。金屬桿放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌的接觸點(diǎn)為M、N。并與導(dǎo)軌成θ角，金屬桿以ω的角速度繞N點(diǎn)由圖示位置逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到與導(dǎo)軌ab垂直。轉(zhuǎn)動(dòng)過程中金屬桿與導(dǎo)軌始終接觸良好，金屬桿電阻忽略不計(jì)，則在金屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)過程中（ ?。?br />
發(fā)布：2024/12/19 11:30:1組卷：372引用：3難度：0.5
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