1.2安培力的应用同步练习(Word版含答案)

1.2安培力的应用同步练习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．直流电动机工作时，通电线圈在磁场中能连续转动是由于
A．靠换向器不断改变线圈中的电流方向
B．全靠线圈转动的惯性
C．靠磁场方向不断改变
D．通电线圈在磁场中任何时候都受力
2．一新型电磁船的船体上安装了用于产生强磁场的超导线圈，在两船舷之间装有电池，导电的海水在磁场力作用下即可推动该船前进。如图是电磁船的简化原理图，其中MN和PQ是与电池相连的导体，MN、PQ、电池与海水构成闭合回路，且与船体绝缘，要使该船水平向左运动，则超导线圈在MNPQ所在区域产生的磁场方向是（ ）
A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向左 D．水平向右
3．如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场中的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场中，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。下列说法中正确的是（　　）
A．线圈受到的安培力大小为BIl
B．线圈受到的安培力方向水平指向纸内
C．若发现右盘向上翘起，则应增大线圈中的电流
D．若把电流大小不变而方向反向，则左盘向上翘起
4．据媒体报道，美国海军最早将于2020年实现电磁轨道炮的实战部署，我国在该领域的研究也走在世界的前列．如图所示为电磁轨道炮原理示意图，图中虚线表示电流方向，下列说法正确的是（ ）
A．如果电流方向如图中所示，则该电流在两轨道间产生的磁场方向竖直向下
B．电流大小一定时，两导轨距离越近，导轨之间的磁场越强
C．如果电流反向，炮弹所受安培力也会反向，炮弹将无法发射出去
D．要提高炮弹的发射速度，导轨间距越小越好
5．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
6．下列说法中正确的是（ ）
A．安培发现电流的周围存在磁场
B．试探电荷在某处受到的电场力为零，则该处的电场强度为零
C．电流元在某处受到的安培力为零，则该处磁感应强度为零
D．磁电式电流表指针偏转的角度与通入的电流成反比
7．如图是某种电磁泵模型，泵体是一个长方体，ab边长为L1，左右两侧面是边长为L2的正方形，泵体处在垂直向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，泵体上下表面接电动势为U的电源(内阻不计)。若泵稳定工作时理想电流表示数为I，泵和水面高度差为h，液体的电阻率为ρ，t时间内抽取液体的质量为m，不计液体在流动中和管壁之间的阻力，重力加速度为g，则（　　）
A．泵体上表面应接电源负极
B．电磁泵不加导电剂也能抽取纯水
C．电磁泵对液体产生的推力大小为BIL1
D．质量为m的水离开泵时的动能为UIt－mgh－I2t
8．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
9．电磁炮是一种新式兵器，炮弹的出射速度可达当前海军舰炮的3倍以上，其原理是利用磁场产生的安培力来对金属炮弹进行加速。图为电磁炮的示意图，两根间距为的光滑平行金属导轨、固定在水平面内，质量为的金属炮弹垂直于、放在轨道上，距轨道右端的距离为，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为，闭合开关后，恒流源输出的电流恒为，炮弹由静止开始加速距离后脱离导轨高速射出，不计导轨及导体棒的电阻，不计空气阻力，则此过程中恒流源输出的最大功率为（　　）
A． B． C． D．
10．电磁炮是一种利用电磁作用发射炮弹的先进武器．某同学利用强磁铁和导轨模拟电磁炮的发射原理，如图所示，导体棒处的磁场方向竖直向上，则关于导体棒运动情况的描述正确的是(　　)
A．导体棒所受安培力向左
B．导体棒所受安培力向右
C．导体棒所受安培力向上，导体棒并未左右运动
D．导体棒所受安培力向下，导体棒并未左右运动
11．一通电直导线与x轴平行放置，匀强磁场的方向与xOy坐标平面平行，导线受到的安培力为F，若将该导线做成圆环，放置在xOy坐标平面内，如图所示，并保持通电的电流不变，两端点ab连线也与x轴平行，则圆环受到的安培力大小为（　　）
A．F 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
13．2019年1月，出现在中国海军坦克登陆舰上的电磁轨道炮在全球“刷屏”，这是电磁轨道炮全球首次实现舰载测试。如图所示为电磁炮的简化原理示意图，它由两条水平放置的平行光滑长直轨道组成。轨道间放置一个导体滑块作为弹头。当电流从一条轨道流入，经弹头从另一条轨道流回时，在两轨道间产生磁场，弹头就在安培力推动下以很大的速度射出去。不计空气阻力，将该过程中安培力近似处理为恒力，为了使弹丸获得更大的速度，可适当（　 　）
A．减小平行轨道间距 B．减小轨道中的电流
C．增大轨道的长度 D．增大弹丸的质量
14．我国对电磁轨道炮的研究已获得较大成功，目前正在对其进行改进，主要是加大弹丸的发射重量，以达到发射精确制导炮弹的水平．如图为我国某次电磁轨道试验发射情景，假设轨道水平且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．磁场方向与炮弹发射方向平行时可增大炮弹发射的最大速度
B．炮弹最大发射速度与炮弹质量成反比
C．炮弹最大发射速度与磁感应强度成正比
D．增大回路中的电流可增加炮弹的最大发射速度
15．2019年12月18日，我国首艘自主建造的国产航母山东舰入列服役，我国也成了双航母国家。舰载机是航空母舰的主要武装力量，其性能决定航空母舰的战斗力。舰载机在起飞的过程中，光靠自身发动机喷气不足以在飞行甲板的短距离上达到足够的速度，如果安装辅助起飞的电磁弹射系统（如图甲所示）就能达到要求。电磁弹射系统的一种设计可简化为如图乙所示情境，图中MN、PQ是光滑平行金属直导轨（电阻忽略不计），AB是电磁弹射车。当M、P两端加载恒定电压时，在回路PBAM中就会有电流，电流产生的磁场对弹射车施加磁场力的作用，从而带动舰载机由静止开始向右加速起飞。关于该系统，下列说法正确的是（　　）
A．MN、PQ间的磁场是匀强磁场
B．弹射车做匀加速直线运动
C．弹射车的动能与电压的大小成正比
D．在M、P两端加载交变电压，电磁弹射系统不能正常工作
二、填空题（共4题）
16．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”）。
17．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）.
18．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。
三、实验题
19．小明学了有关电磁方面的知识后，设计了如图所示的甲、乙两个装置
(1)为了探究电磁感应现象，小华应选用_____装置进行实验。
(2)小明选用甲装置探究有关知识时，进行了如下的操作，其中不能使电流表指针发生偏转的是___（填序号）
①让导线ab在磁场中斜向上运动；
②让导线ab在磁场中沿水平方向左右运动
③让导线ab沿竖直方向上下运动
(3)如果在乙装置的实验中，当开关闭合时，发现直导线ab向左运动，若要使导线ab向右运动，你采取的措施是____________；
(4)甲、乙两图的原理分别用于制造____和____。（选填“电动机”或“发电机”）。
三、综合题（共4题）
20．据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如题图所示。炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接。开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，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=0.30kg。导轨上的电流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＝2.0T，方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为v=2.0×103m/s，求通过导轨的电流I。忽略摩擦力与重力的影响。
21．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？
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2.0g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到6km/s。若这种装置的轨道宽2m，长为100m，通过的电流为10A，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。（轨道摩擦不计）
23．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。电磁轨道炮示意图如图所示，直流电源电动势为E，电容器的电容为C。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l，电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R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。首先将开关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的匀强磁场（图中未画出），MN开始向右加速运动。当回路中电流为零时，MN达到最大速度，之后离开导轨。从上述信息中选择适当条件，求：
（1）磁场的方向；
（2）MN刚开始运动时加速度a的大小。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．B
3．D
4．B
5．C
6．B
7．D
8．A
9．C
10．B
11．C
12．D
13．C
14．D
15．B
16． 、 顺时针
17． 55
18．a
19． 甲 ③ 将磁铁N、S极对调（或将连接电源两极的导线对调） 发电机 电动机
20．0.6×106A
21．(1)，50m；(2)；(3)
22．18T；2.16×106W
23．（1）垂直于导轨平面向下；（2）
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