教科版 (2019)选择性必修 第二册第一章 磁场对电流的作用2 安培力的应用课后作业题

1.2安培力的应用同步练习2021—2022学年高中物理教科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．电磁炮利用电磁力沿导轨将弹头加速到很高的速度发射出去，据悉，国产电磁炮的发射速度达到了7马赫以上，射程达到200公里，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大小成正比，即B = kI。忽略轨道的摩擦，关于电磁炮，下列说法正确的是（     ）

A．若只将电流I增大为原来的2倍，则滑块 （炮弹）受到的电磁力增大为原来的4倍

B．若只将电流I增大为原来的2倍，则滑块（炮弹）受到的电磁力也增大为原来的2倍

C．若只将电流I增大为原来的2倍，则滑块（炮弹）射出的动能也增大为原来的2倍

D．若只将导轨长度增大为原来的2倍，则炮弹射出的速度也增大为原来的2倍

2．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

3．如图所示为电磁轨道炮的工作原理图。质量为m的待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在宽为d、长L的两平行水平轨道之间无摩擦滑动。电流I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。不计空气阻力，则轨道间匀强磁场的磁感应强度大小是（　　）

A． B．

C． D．

4．物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用．下面列举的四种器件中，在工作时利用安培力的是

A．电动机 B．回旋加速器 C．电磁炉 D．质谱仪

5．如图甲为磁电式电流表的结构，图乙为极靴和铁质圆柱间的磁场分布，线圈、两边通以图示方向的电流，线圈两边所在处的磁感应强度大小相等。则（       ）

A．该磁场为匀强磁场

B．线圈将逆时针转动

C．线圈平面总与磁场方向垂直

D．线圈转动过程中两边、受安培力大小不变

6．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．

7．某人发明了一个让飞机在航母上短距离起飞的装置，原理如图所示，ac和bd是相距为L的两根光滑的金属导轨，MN是相当于飞机的金属杆(质量为m，电阻为R)，匀强磁场方向如图，磁感应强度为B，a和b端接恒流源的正负两极(恒流源输出的电流恒为I)，MN杆将从dc端水平飞出．那么以下说法正确的是(     )

A．a接电源的正极，b接电源的负极

B．不考虑电流的磁场，MN杆将做加速度逐渐减小的加速运动，最大加速度为a＝

C．不考虑电流的磁场，MN杆将做匀加速运动，加速度为a＝

D．恒流源的输出电压不变

8．磁电式电流表的外部构造如图（甲）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如图（乙）所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，如图（丙）所示，螺旋弹簧被扭动，线圈停止转动时满足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，下列说法错误的是（　　）

A．蹄形磁铁外部和铁芯内部的磁场是如图所示（丁）的磁场

B．线圈转动过程中受到的安培力的大小始终不变

C．若线圈中通以如图（丙）所示的电流时，此时线圈将沿顺时针方向转动

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）

9．电动机通电之后电动机的转子就转动起来，其实质是因为电动机内线圈通电之后在磁场中受到了安培力的作用，如图所示为电动机内的矩形线圈，其只能绕Ox轴转动，线圈的四个边分别与x、y轴平行，线圈中电流方向如图所示，当空间加上如下所述的哪种磁场时，线圈会转动起来( )

A．方向沿x轴的恒定磁场 B．方向沿y轴的恒定磁场

C．方向沿z轴的恒定磁场 D．方向沿z轴的变化磁场

10．如图，一条形磁铁放在水平桌面上，在它的正中央上方固定一直导线，导线与磁铁垂直，若给导线通以垂直于纸面向里的电流，则下列说法错误的是

A．磁铁对桌面的压力减少

B．磁铁对桌面的压力增大

C．桌面对磁铁没有摩擦力

D．磁铁所受的合力不变

11．如图所示，电磁炮是一种新型的发射炮弹的装置．把待发射的炮弹放在匀强磁场中的两平行导电导轨上，给导轨通以大电流，炮弹作为一个载流导体在磁场作用下沿导轨加速，使炮弹获得极大的发射速度．下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是(   )

A． B．

C． D．

12．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

13．磁电式电流表中通以相同电流时，指针偏转角度越大，表示电流表灵敏度越高，若其余条件都相同，则灵敏度高的电流表具有（     ）

A．比较小的通电线圈的横截面积

B．比较强的辐向分布的磁场

C．比较少的通电线圈匝数

D．劲度系数比较大的两个螺旋弹簧

14．如图所示，某学习兴趣小组制作了一简易电动机，此装置中的铜线圈能在竖直平面内在磁场作用下从静止开始以虚线OO′为中心轴转动起来，那么（　　）

A．若磁铁上方为N极，从上往下看，铜线框将顺时针旋转

B．若磁铁上方为S极，从上往下看，铜线框将顺时针旋转

C．不管磁铁上方为N级还是S极，从上往下看，铜线框都将逆时针旋转

D．线圈加速转动过程电池的化学能全部转化为线圈的动能

15．据报道，实验室已研制出一种电磁轨道炮，其实验装置俯视如下图．炮弹（图中阴影部分）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁接触良好．开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁场力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距离d=0.10m，导轨长L=5.0m，炮弹质量m=10g，导轨上电流I的方向如图中箭头所示．可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B=50.0T．若炮弹出口速度为v=2.0×103m/s，下列选项正确的是

A．磁场的方向为垂直于纸面向里，通过导轨的电流为1600A

B．磁场的方向为垂直于纸面向外，通过导轨的电流为1600A

C．磁场的方向为垂直于纸面向里，通过导轨的电流为800A

D．磁场的方向为垂直于纸面向外，通过导轨的电流为800A

二、填空题（共4题）

16．如图所示，为一种磁电式仪表的原理图，可用它来测定电流的大小。无电流时，指针指在左边。当有电流时指针偏向右边，则电流从__________接线柱进入。

17．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”）．

18．甲图是直流电动机的原理图，乙图是其平面图，若此时线圈所在位置的磁感应强度为B，，其长度为，，其长度为，通入线圈的电流强度为I。

(1)请在乙图中画出该磁铁产生的磁感线的分布情况_______；

(2)在乙图中标出线圈的受力方向并写出受力的大小______；

(3)线圈的转动方向是___________（选填“顺时针”或“逆时针”）。

19．电磁炮是一种最新研制的武器.它的主要原理如图所示.1982年在澳大利亚国立大学的实验室中，就已经制成了能把质量为的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到的电磁炮（常规炮弹速度大小约为）.若轨道宽为，长为，通以的电流，则在轨道间所加的匀强磁场的感应强度为_______T，磁场力的最大功率为_______W（轨道忽略摩擦不计）.

三、综合题（共4题）

20．观察磁电式电流表的内部结构，想一想：它能不能反接？为什么？

21．电磁炮是一种理想的新型武器，它的主要原理如图所示．2016年12月博罗中学创新节活动上，我校黄同学等人制成了简易的“电磁炮”模型并在东山公园作了展示，良好效果，并得到老师和同学们的赞扬．黄同学等人把m=200g的弹体模型（包括金属杆CD的质量）通过导轨加速，并最终从O点水平抛出，继续飞行击中目标P(如图所示)．若轨道宽L=1m，电磁炮在导轨上加速距离s=2.5m，通过的电流为I=5A，方向如图所示．OA竖直高度为4.9m，AP水平距离为50m．已知匀强磁场的方向为竖直方向且垂直于水平导轨．（导轨间摩擦及空气阻力不计，P视为质点）g取9.8 m/s2．

求：

(1)判断磁场方向

(2)轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度为多大？

22．电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图9所示．1982年澳大利亚制成了能把2.2kg的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹的速度约为2km/s）．若轨道宽为2m，长100m，通过的电流为10A，（轨道摩擦不计）则

（1）弹体（包括金属杆EF的）的加速度为多大？

（2）轨道间所加匀强磁场的磁感强度为多大？

（3）磁场力的最大功率为多大？

23．磁轨炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器。它利用电磁系统中电磁场的作用力，可大大提高弹丸的速度和射程。其加速原理如图所示，炮弹在导轨的一端，通过电流后炮弹会被安培力加速，而高速射出。某磁轨炮导轨长，两导轨之间的距离。轨道间磁场可认为是磁感应强度，方向垂直于纸面的匀强磁场。质量的炮弹受安培力而在轨道内匀加速运动，若其从右侧出口射出的速度为，忽略一切摩擦力。求：

（1）磁场的方向；

（2）通过导轨的电流大小；

（3）若炮弹所在电路的总电阻为，求发射炮弹时装置所消耗的总能量。

参考答案：

1．A

2．C

3．D

4．A

5．D

6．D

7．C

8．D

9．B

10．A

11．B

12．D

13．B

14．A

15．C

16．a

17．     向右     BIL     向上

18．          、     顺时针

19．     55    

20．

电流表中有电流通过，线圈受安培力作用转动，当合力矩为零时，指针指在一定刻度，可指示电流值；对于零刻度线在中间的灵敏电流表，可以反接，此时指针将向相反方向偏转；若零刻度线在边缘的电流表，则不能反接，否则电流表反向偏转将损坏电流表。

21．（1）竖直向上     （2）20T

22．（1）5×105m/s2；（2）5.5×104T；（3）1.1×1010W

23．（1）垂直纸面向里；（2）；（3）