我国正在进行舰载电磁轨道炮试验,预计到2025年将投入使用。国内936型登陆舰搭载电磁炮出海,试验射程可达200公里,某同学设计了电磁碰撞测试装置,可以通过超级电容器的储能来判断电磁炮的威力。如图所示,平行金属导轨PQ、
固定在水平面上,导轨间距
, 其间有竖直向下的匀强磁场
, 其左端
之间用导线接入电源,电源的电动势为E,内阻
, 左端通过绝缘物质与足够长的金属导轨MN、
相连。金属导轨MN、
之间存在竖直向上的匀强磁场
, 金属导轨MN、
右端
之间连接一个
的超级电容(原来不带电)。一根质量
, 电阻
的金属棒AB放置在金属导轨PQ、
上。接通电源后,在安培力的作用下,从静止开始向右加速运动,最终以速度
向右做匀速直线运动。金属棒AB与质量
, 电阻
的金属棒CD刚好在绝缘物质处发生弹性碰撞,此后金属棒CD向右运动。已知电容器的储能公式
, 重力加速度
, 金属棒与导轨接触良好,其他电阻忽略不计,不计一切摩擦,不考虑电磁辐射。求: