高中粤教版 (2019)第二节 安培力的应用课后作业题

1.2安培力的应用基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图所示为电磁轨道炮的工作原理图。质量为m=4.0g的待发射弹体与水平轨道保持良好接触，并可在宽为d=4m，长L=50m的两平行轨道之间无摩擦滑动。电流I=20A从一条轨道流入，通过弹体流回另一条轨道，用这种装置可以把弹体加速到5km/s。则下列有关轨道间匀强磁场的磁感应强度大小和磁场力的最大功率分别是（　　）

A．B=12.5T，Pm=5×106W B．B=12.5T，Pm=2.5×106W

C．B=25T，Pm=5×106W D．B=25T，Pm=2.5×106W

2．如图，是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布，线圈中a、b两导线通以图示方向的电流，则下列说法正确的是

A．该磁场是匀强磁场

B．线圈平面总与磁场方向垂直

C．线圈将顺时针方向转动

D．磁电式电流表的优点是灵敏度很高，而且可以通过很大的电流

3．磁电式电流表的构造如图(a)所示，在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针．蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图(b)所示．当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹簧被扭动，线图停止转动时满足NBIS=kθ，式中N为线圈的匝数，S为线圈的面积，I为通过线圈的电流，B为磁感应强度，θ为线圈(指针)偏角，k是与螺旋弹簧有关的常量．不考虑电磁感应现象，

由题中的信息可知（   ）

A．该电流表的刻度是均匀的

B．线圈转动过程中受到的安培力的大小变大

C．若线圈中通以如图(b)所示的电流时，线圈将沿逆时针方向转动

D．更换k值更大的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度(灵敏度即)

4．电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器。如图所示为某款电磁炮的轨道，该轨道长，宽。若发射质量为的炮弹，从轨道左端以初速度为零开始加速，当回路中的电流恒为时，最大速度可达，假设轨道间磁场为匀强磁场，不计空气及摩擦阻力。下列说法正确的是（　　）

A．磁场方向竖直向下 B．磁场方向为水平向右

C．电磁炮的加速度大小为 D．磁感应强度的大小为

5．如图所示，是磁场对通电直导线的作用力，其中正确的示意图是（　　）

A． B． 

C． D．

6．关于电动机，下列说法中正确的是（　　）

A．电动机将机械能转化为电能的装置

B．换向器是使通入线圈内的电流方向发生有规律的变化，从而使线圈能不停地转动

C．当电动机内的线圈转到其平面与磁场方向垂直的位置时会停止转动

D．直流电动机是利用线圈的转动产生电流的

7．直流电动机通电后，使线圈发生转动的力是（　　）

A．重力 B．电场力 C．磁场力 D．摩擦力

8．电磁炮是一种先进的动能杀伤武器，它是利用磁场对通电导体作用的原理，对金属炮弹进行加速，具有速度快、命中率高等待点．下图中与此工作原理相同的是（　　）

A． B．

C． D．

9．如图所示，某同学在玻璃皿中心放一个接电源负极的圆柱形电极，沿边缘放一个接电源正极的圆环形电极，两电极间的距离然后，用这个装置做“旋转液体的实验”，若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，磁感应强度，电源的电动势为，内阻，限流电阻，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为，闭合开关S后，当液体旋转时电压表的示数恒为，则下列判断中正确的是（　　）

A．流过液体中的电流是

B．由上往下看，液体做顺时针旋转

C．玻璃皿中两电极间液体的发热功率为

D．流过液体中的电流所受安培力为

10．电磁炮是目前许多国家热衷发展的一种新式武器，其工作原理如图所示。当两平行导轨接入电源时，强电流从一导轨流入，经滑块（炮弹）从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，磁感应强度大小与电流成正比。通有电流的滑块在安培力的作用下（不计阻力）加速一段距离后，炮弹会以很大的动能射出。关于电磁炮，下列说法正确的是（　　）

A．当水平放置的平行导轨通有如图所示的电流时，导轨间的磁场方向竖直向下

B．当回路中电流一定时，炮弹将做匀加速直线运动

C．若只将电流增大2倍，炮弹射出的动能也会增大2倍

D．若只将导轨长度增大2倍，炮弹射出的动能会增大4倍

11．如图甲所示为某磁电式电流表的原理图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，其磁感应强度的大小处处相等，都为B，一边长为L的N匝正方形线圈处在磁场中，方向如图乙，当通有大小为I的电流时，下列正确的是

A．由于磁感应强度的大小处处相同，则该磁场为匀强磁场

B．穿过正方形线圈的磁通量大小为NBL2

C．正方形线圈的左边导线受到大小为NBIL、方向向下的安培力

D．正方形线圈的右边导线受到大小为NBIL、方向向下的安培力

12．如甲所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的。当线圈通以如图乙所示的稳恒电流（b端电流流向垂直纸面向内），下列说法正确的是（　　）

A．当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上

B．当线圈在如图乙所示的位置时，该线圈的磁通量一定为0

C．线圈通过的电流越大，指针偏转角度越小

D．线圈转动的方向，由螺旋弹簧的形变决定

13．某电磁轨道炮的简化模型如图所示，两圆柱形固定导轨相互平行，其对称轴所在平面与水平面的夹角为θ，两导轨长为L，间距为d，一质量为m的金属弹丸置于两导轨间，弹丸直径为d，电阻为R，与导轨接触良好且不计摩擦阻力，导轨下端连接理想恒流电源，电流大小恒为I，弹丸在安培力作用下从导轨底端由静止开始做匀加速运动，加速度大小为a。下列说法正确的是（　　）

A．将弹丸弹出过程中，安培力做的功为maL+mgLsinθ

B．将弹丸弹出过程中，安培力做的功为I2R

C．将弹丸弹出过程中，安培力的功率先增大后减小

D．将弹丸弹出过程中，安培力的功率不变

14．下列哪项科技的应用与电磁感应原理相关（  ）

A．回旋加速器 B．手机无线充电

C．示波管 D．电磁弹射器

15．如图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁体和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为L的N匝正方形线圈中通以电I流，线圈中的某一条a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B，则（　　）

A．该磁场是匀强磁场 B．该线圈的磁通量为

C．a导线受到的安培力方向向下 D．b导线受到的安培力大小为

二、填空题（共4题）

16．直流电动机是在接通电源后，线圈受磁场力作用，便会带动__________不停地转动，从而将动力通过__________向外输出。

17．简单的直流电动机有定子和_________子两部分组威，其中一个是永久磁铁，那么另一个就是________。安装在电动机转轴上用来改变电流方向的装置叫______，它必须通过_______与电源相连接。

18．电磁炮通过安培力做功把电能转化成动能，将炮弹发射出去．如图所示，间距为L的两根相互平行的水平光滑导轨MM´和NN´，固定在磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面的匀强磁场中，炮弹置于金属架PQ上，PQ与导轨垂直且接触良好．当PQ中通以大小为I，方向由P指向Q的电流时，金属架和炮弹一起水平向右运动，则金属架与炮弹所受安培力方向水平________（填“向左”或“向右”），大小为______ ；匀强磁场的方向竖直________（填“向上”或“向下”）．

19．某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1，固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。（不计金属导轨的电阻和摩擦）

(1)在开关闭合后，金属棒向_________（选填“左侧”或“右侧”）移动。

(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：

A．适当增加两导轨间的距离

B．保持两个导轨间距不变，换一根更长的金属棒

C．将滑动变阻器滑片向左移动

D．把磁铁换成磁性更强的足够大的钕铁硼磁铁

其中正确的是_________（填入正确选项前的字母）。

(3)如果将电路中电流方向反向，磁场也反向，金属棒将会向_____（选填“左侧"或“右侧”）移动。

三、综合题（共4题）

20．电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的高能杀伤武器，具有速度快命中率高，发射成本低，减少污染等特点，是21世纪的理想兵器，它的主要原理如图所示，1982年澳大利亚大学制成的能把2.2g的弹体加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹约为20km/s），若轨道宽为2m，长为100m，通过的电流为10A，求：

（1）轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度B

（2）磁场力的最大功率

21．电磁轨道炮的加速原理如图所示金属炮弹静止置于两固定的平行导电导轨之间，并与轨道良好接触。开始时炮弹在导轨的一端，通过电流后炮弹会被安培力加速，最后从导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离，导轨长，炮弹质量。导轨上电流I的方向如图中箭头所示。可以认为，炮弹在轨道内匀加速运动，它所在处磁场的磁感应强度始终为，方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为，忽略摩擦力与重力的影响。求：

(1)炮弹在两导轨间的加速度大小a；

(2)炮弹作为导体受到磁场施加的安培力大小F；

(3)通过导轨的电流I。

22．电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为的弹体（包括金属杆的质量）加速到．若这种装置的轨道宽，长为，通过的电流为，求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度大小和磁场力的最大功率．（轨道摩擦忽略不计）

23．中国电磁炮研制方面与欧美西方国家在同一起跑线上，限于技术和人才原因，中国电磁炮研制稍比西方国家慢几年，但在某些技术上将会比美国电磁炮更精进．电磁炮是利用磁场对电流的作用力把电能转化为机械能，使炮弹发射出去的．如图所示，把两根长为s，互相平行的铜制轨道放在磁场中，轨道之间放有质量为m的炮弹，炮弹架在长为L、质量为M的金属架上，已知金属架与炮弹在运动过程中所受的总阻力与速度平方成正比，当有恒定的大电流I1通过轨道和炮弹时，炮弹与金属架在磁场力的作用下，获得速度v1时加速度为a，当有恒定的大电流I2通过轨道和炮弹时，炮弹最终以最大速度v2脱离金属架并离开轨道，则垂直于轨道平面的磁感强度B是多少？

参考答案

1．A

2．C

3．A

4．D

5．B

6．B

7．C

8．D

9．D

10．B

11．D

12．B

13．A

14．B

15．D

16．转轴    转轴   

17．转    线圈    换向器    电刷   

18．向右    BIL    向上   

19．左侧    ACD    左侧   

20．（1）55（T）（2）1.1×107W

21．(1) ；(2) ；(3)

22．

23．磁感强度B=