1.2安培力的应用 同步作业（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册
1.2安培力的应用 同步作业（解析版）
1．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．
2．对下列电学仪器的叙述正确的是（　　）
A．图甲中，电容器外壳上所标的“1.0F”是指该电容器工作时的实际带电荷量
B．图乙中，验电器金属杆上端做成金属球状，是为了利用尖端放电现象
C．图丙中，金属电阻温度计常用纯金属做成，是利用了纯金属的电阻率几乎不受温度的影响
D．图丁中，磁电式电流表的主要构造有蹄形磁铁和线圈，是利用了磁场对电流的作用
3．下列设备成电器中，没有利用电磁感应原理工作的是（ ）
A．发电机 B．手机无线充电
C．刷卡系统 D．电动机
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．如图为美国试验所采用的电磁轨道，该轨道长7.5 m，宽1.5 m．若发射质量为50 g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20 A时，最大速度可达3 km/s.轨道间所加磁场为匀强磁场，不计空气及摩擦阻力．下列说法正确的是(　　)
A．磁场方向为竖直向下
B．磁场方向为水平向右
C．磁感应强度的大小为103 T
D．电磁炮的加速度大小为3×105 m/s2
5．如图所示，电源在电动机线圈中产生的电流的方向已经标出．在如图所示位置，以下关于电动机运动过程中的分析正确的是（ ）
①导线AB边所受安培力与图示v箭头方向相反
②导线AB边产生的反电动势方向由B指向A
③线圈中产生的感应电动势对电源电流起到了促进作用
④如果要维持线圈的持续转动，电源必须源源不断的提供电能来克服反电动势的阻碍作用
A．①② B．①③ C．②③ D．②④
6．如图，等腰梯形线框是由相同材料、相同横截面积的导线制成，梯形上底和腰长度均为，且腰与下底成。整个线框处在与线框平面垂直的匀强磁场中。现给线框通入图示电流，若下底受到的安培力为，则上底受到的安培力为（　　）
A． B． C． D．
7．关于磁电式电流表，下列说法错误的是
A．磁电式电流表是根据通电线圈在磁场中受安培力的作用而制成的
B．磁电式电流表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流
C．根据磁电式电流表的指针偏转方向，可以知道被测电流的方向
D．磁电式电流表内部的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是匀强磁场，安培力的方向与线圈平面垂直，故其表盘的刻度是均匀的
8．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
9．电磁炮是一种利用电磁作用发射炮弹的先进武器，我国正在进行舰载电磁轨道炮试验，射程可达200公里，预计到2025年投入使用。某同学利用饼型强磁铁和导轨模拟电磁炮的发射原理，如图所示，相同的饼型强磁铁水平等间距放置，使导轨平面近似为匀强磁场。下列说法中不正确的是（　　）
A．放置强磁铁时，应保证磁铁的磁极同向
B．强磁铁磁性越强，导轨平面越接近匀强磁场
C．强磁铁间距越小，导轨平面越接近匀强磁场
D．若全部磁铁N极向上，导体棒所受安培力水平向右
10．关于直流电动机，下列说法正确的是
A．线圈能持续转动，是因为电刷的作用
B．线圈是受到电场力的作用而持续转动
C．电动机线圈的电阻足够小就能持续转动
D．电动机线圈是受到磁场力的作用才发生转动
11．如图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为l的正方形线圈中通以电流I，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内，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Bl2
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BIl
12．要想提高磁电式电流表的灵敏度，可采用的办法有（ ）
A．增加线圈匝数 B．增加永久磁铁的磁感应强度
C．换用弹性较强的游丝，增大反抗力矩 D．增加线圈面积
13．电磁炮是一种理想兵器，它的主要原理如图所示，1982年澳大利亚国立大学成功研制出能把2.2g的弹体（包括金属杆MN的质量）加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹的速度大小约为2km/s）．若轨道宽2m，长100m，通过金属杆的电流恒为10A，不计轨道摩擦，则
A．垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度大小为55T
B．垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度大小为5.5×104T
C．该电磁炮工作时磁场力的最大功率为1.1×104kW
D．该电磁炮装置中对磁场方向和电流方向的关系没有要求
14．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两条导线长均为l，通以图示方向的电流I，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．线圈将逆时针方向转动
C．线圈将顺时针方向转动 D．a、b导线受到的安培力大小总为IlB
15．电磁炮是一种理想的兵器，其原理如图，若轨道宽2m，通以恒定电流100A，弹体质量为（包括金属杆EF的质量）10g。该电磁炮能把弹体在t=0.1s的时间内从0加速到1000m/s。不计轨道摩擦。
(1)弹体加速时的加速度和轨道的长度？
(2)轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？
(3)磁场力的最大功率为多大？
16．如图甲所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器——电流天平。某同学在实验室里，用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度。
(1)在某次实验中，测得CD段导线长度为，天平平衡时钩码重力为，通过导线的电流为，如图乙所示。请计算出通电螺线管中的磁感应强度B的大小（结果保留一位小数）。
(2)若在实验中发现表盘的指针向右偏转，在不改变所挂钩码的情况下，怎样调整通过导线的电流，才能使天平平衡？
参考答案
1．B
【详解】
A．根据左手定则可得，安培力的方向垂直导线斜向上，故A错误；
B．根据左手定则可得，安培力的方向水平向左，故B正确；
C．根据左手定则可得，安培力的方向向下，故C错误；
D．根据左手定则可得，安培力的方向水平向左，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】
A．“1.0 F”是指该电容器的电容，选项A错误；
B．验电器金属杆上端做成金属球状，是为了防止尖端放电现象，选项B错误；
C．金属电阻温度计常用纯金属做成，是利用了纯金属的电阻率随温度的升高而明显增大的特性，选项C错误；
D．磁电式电流表是利用了磁场对电流的作用原理，选项D正确。
故选D。
3．D
【详解】
A．发电机是线圈在磁场中运动，结果是产生电流，利用电磁感应现象原理，与题意不符，故A错误；
B．手机无线充电是利用电磁感应原理工作的，与题意不符，故B错误；
C．刷卡系统是利用电磁感应原理工作的，与题意不符，故C错误；
D．电动机是线圈在磁场中运动，因通电，而产生力，不是利用电磁感应原理工作的，与题意相符，故D正确．
4．C
【解析】
由左手定则，根据安培力向右可判断磁场方向竖直向上，选项AB错误；由动能定理BILx＝mv2，得B＝103 T，C正确；由牛顿第二定律BIL＝ma，得a＝6×105 m/s2，D错误．故选C.
5．D
【详解】
①．根据左手定则，导线AB边所受安培力与图示v箭头方向相同，故①错误；
②．根据右手定则，导线AB边产生的反电动势方向由B指向A，故②正确；
③．线圈中产生的感应电动势与电源电流方向相反，对电源电流起到了阻碍作用，故③错误；
④．如果要维持线圈的持续转动，电源必须源源不断的提供电能来克服反电动势的阻碍作用，故④正确．
故选D．
6．A
【详解】
梯形上底和腰均为L且腰与下底成60°，由几何关系可知，梯形的下边dc长为2L；由电阻的决定式
可知梯形的边dabc的电阻等于下边dc的电阻的1.5倍，两者为并联关系，设dc中的电流大小为I，根据欧姆定律，则dabc中的电流为；由已知条件可知ab边与dc的电流方向相同，由题意知
所以边ab所受安培力为
方向与dc边所受安培力的方向相同；
故选A。
7．D
【详解】
AC．电流表由于蹄形磁铁和铁芯间的磁场是辐向均匀分布的，因此不管铜电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，因此，磁力矩与线圈中电流成正比（与线圈位置无关）。当铜电线圈转动时，螺旋弹簧将被扭动，产生一个阻碍线圈转动的阻力矩，其大小与线圈转动的角度成正比，当磁力矩与螺旋弹簧中的阻力矩相等时，线圈停止转动，此时指针偏向的角度与电流成正比，故电流表的刻度是均匀的。当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变，所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。故A正确，C正确；
B．磁电式电流表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流，故B正确；
D．蹄形磁铁和铁芯间的磁场是辐向均匀分布的，不是匀强磁场，故D错误。
8．A
【详解】
AB．对弹丸受力分析，根据牛顿第二定律
安培力做功
A正确，B错误；
CD．弹丸做匀加速直线运动，速度一直增大，根据
可知安培力的功率一直增大，CD错误。
故选A。
9．B
【详解】
ABC．放置强磁铁时，应保证磁铁的磁极同向，并且强磁铁间距越小，导轨平面越接近匀强磁场，磁性的强弱与匀强磁场无关。AC正确，不符合题意，B错误，符合题意；
D．若全部磁铁N极向上，根据左手定则，导体棒所受安培力水平向右。D正确，不符合题意。
故选B。
10．D
【详解】
A. 直流电动机由于有换向器不断改变线圈电流方向，使线圈受到持续不断的磁场力作用而转动，故A错误；
BD.直流电动机线圈中的电流受到磁场力作用而发生转动，故B错误，D正确；
C. 电动机由于持续受到磁场力作用而转动，与线圈电阻大小无关，故C错误；
故选：D。
11．D
【分析】
利用图示的装置分析出其制成原理，即通电线圈在磁场中受大小不变的安培力力转动，线圈的转动可以带动指针的偏转；由左手定则来确定安培力的方向可确定转动方向．
【详解】
A. 该磁场明显不是匀强磁场，匀强磁场应该是一系列平行的磁感线，方向相同，故A错误；
B. 线圈与磁感线平行，故磁通量为零，故B错误；
C. a导线电流向外，磁场向右，根据左手定则，安培力向上，故C错误；
D. 导线b始终与磁感线垂直，故受到的安培力大小一直为IlB，故D正确；
故选D
12．ABD
【详解】
ABCD.当给电流表通人电流I时，通电线圈就在磁力矩作用下转动，同时螺旋弹簧即游丝就产生一个反抗力矩，二力矩平衡时，电流表的指针就停在某一位置，于是有
故
可见，电流表灵敏度将随着线圈匝数n、线圈面积S及磁感应强度B的增大而提高，随着k（即转过1°所需外力矩的大小）的增大而降低，故ABD正确C错误。
故选ABD。
13．AC
【详解】
由运动学2ax＝v2 v02可得弹体的加速度为；安培力为F=BIL，进而由牛顿第二定律可得：BIL=ma解得：，选项A正确，B错误；速度最大时磁场力的功率最大：Pm=BIL vm=55×10×2×104W=1.1×104kW，选项C正确．电磁炮装置中必须使得磁场方向和电流方向决定的安培力方向与炮弹沿导轨的加速方向一致，选项D错误；故选AC.
14．CD
【详解】
A．该磁场明显不是匀强磁场，匀强磁场应该是一系列平行的磁感线，方向相同，选项A错误；
BC．由左手定则可知，a受到的安培力向上，b受到的安培力向下，故线圈顺时针旋转，选项B错误，C正确；
D．a、b导线始终与磁感线垂直，故受到的安培力大小总为IlB，选项D正确。
故选CD。
15．(1)，50m；(2)；(3)
【详解】
(1)根据加速度的定义式可知
弹体做匀加速直线运动
(2)根据牛顿第二定律可知
磁感应强度为
(3)弹体速度最大时时
16．(1)；(2)减小通过导线的电流，且方向不变
【详解】
(1)由题意知
电流天平平衡时，导线所受磁场力的大小等于钩码的重力，即
由磁感应强度的定义式
得
。
(2)若在实验中发现表盘的指针向右偏转，说明导线所受的磁场力大于钩码重力，为使天平平衡，应减小导线所受的磁场力，由
可得，应减小通过导线的电流，且方向不变。