电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮模型示意如图，假设图中直流电源电动势为E=35V，电容器的电容为C=2F。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l=1m,电阻不计。炮弹可视为一质量为m=2kg、电阻为R=5Ω的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。首先开关S接1，使电容器完全充电；然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场（图中未画出），MN开始向右加速运动，经过一段时间后回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨。问：
（1）MN刚开始运动时加速度a的大小；
（2）MN离开导轨时的最大速度的大小；
（3）如已知电容器储藏的电场能为E=12CU2，那导体棒从开始运动到离开轨道的过程中，导体棒上产生的焦耳热的大小。
1
2
【答案】（1）MN刚开始运动时加速度a的大小为7m/s2；
（2）MN离开导轨时的最大速度的大小为14m/s；
（3）导体棒从开始运动到离开轨道的过程中，导体棒上产生的焦耳热的大小为245J。
（2）MN离开导轨时的最大速度的大小为14m/s；
（3）导体棒从开始运动到离开轨道的过程中，导体棒上产生的焦耳热的大小为245J。
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：104引用：4难度：0.4
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（1）直流电源的a端是正极还是负极？
（2）若用导线将1、2连接让直流电源供电，MN离开导轨时的最大速度的大小；
（3）若开关先接1，使电容器完全充电；然后将开关接至2，MN离开导轨时的最大速度的大小。
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