第一章　磁场 第二节　安培力的应用 课时训练（有解析）高中物理粤教版选择性必修第二册

第一章　磁场 第二节　安培力的应用
基础对点练
1．(多选)关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场，下列说法正确的是(　　)
A．该磁场的磁感应强度的大小处处相等，方向相同
B．该磁场的磁感应强度的方向处处相同，大小不等
C．使线圈平面始终与磁感线平行
D．该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度的大小都相等
2．如图甲为磁电式微安表的结构，图乙为极靴和铁质圆柱间的磁场分布，线圈a、b两边通以图示方向电流，线圈两边所在处的磁感应强度大小相等，则(　　)
甲
乙
A．线圈将逆时针转动
B．a、b两边受安培力相同
C．线圈平面总与磁场方向垂直
D．线圈平面总与磁场方向平行
3．(多选)某同学自制的简易电动机示意图如图所示．矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴．将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方．为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将(　　)
A．左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉
B．左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉
C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉
D．左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉
4．(多选)超导电磁铁相斥式磁悬浮列车能够悬浮的原理是(　　)
A．超导体的电阻为零
B．超导体的磁性很强
C．超导体电流的磁场方向与轨道上磁场方向相反
D．超导体电流产生的磁力与列车重力平衡
5．如图所示为一种新型电磁船的俯视图，船上装有产生强磁场的装置，可在虚线方框内产生强磁场．MN、PQ为固定在船上的水平平行金属板，直流电源接在M、P之间．闭合开关S后，通过海水的电流从N到Q，船在海水的反冲作用下水平向左运动，则虚线框中的磁场方向应该(　　)
A．竖直向下 B．竖直向上
C．水平向左 D．水平向右
综合提升练
6．如图所示，两根固定的通电长直导线a、b相互垂直，a平行于纸面，电流方向向右，b垂直于纸面，电流方向向里，则导线a所受安培力方向(　　)
A．平行于纸面向上
B．平行于纸面向下
C．左半部分垂直于纸面向外，右半部分垂直于纸面向里
D．左半部分垂直于纸面向里，右半部分垂直于纸面向外
7．图甲是磁电式电流表表头的结构简图，线圈绕在一个与指针、转轴相连的铝框骨架上，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，同一圆周上磁感应强度大小处处相等，当线圈位于水平面内，通有如图乙所示方向的电流时，下列说法正确的是(　　)
　　
A．电流表表盘刻度不均匀
B．a、b导线所受安培力方向相同
C．线圈匝数增加，电流表表头的满偏电流减小
D．磁铁磁性增强，电流表表头的满偏电流增大
8．如图所示，在倾角为θ＝30°的斜面上，固定两间距L＝0.5 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R，电源电动势E＝10 V，内阻r＝2 Ω，一质量m＝100 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好．整个装置处于磁感应强度B＝1 T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计).金属导轨是光滑的，g取10 m/s2，要保持金属棒在导轨上静止，求：
(1)金属棒所受到的安培力大小；
(2)滑动变阻器R接入电路中的阻值．
9．电磁炮的模型如图甲、乙．光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L＝0.1 m，竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B＝1 T，弹体总质量m＝0.01 kg，弹体在轨道间的电阻R＝1 Ω，可控电源的内阻r＝4 Ω，提供的电流是I＝0.2 A，保证电磁炮匀加速发射，不计空气阻力．求：
甲 乙
(1)弹体所受安培力的大小；
(2)弹体从静止加速到10 m/s过程中系统产生的总热量．
答案解析
1、【答案】CD　【解析】磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间均匀辐向分布的磁场，使线圈平面始终与磁感线平行，C正确．该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度的大小处处相等，但方向不同，A、B错误，D正确．
2、【答案】D　【解析】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，二力大小相等，方向相反，线圈顺时针旋转，A、B错误；由图可知，线圈平面总与磁场方向平行，C错误，D正确．
3、【答案】AD　【解析】由于矩形线圈是由一根漆包线绕制而成，电流在环形线圈中通过，把左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉或者把左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉、右转轴下侧的绝缘漆刮掉，这样在半个周期内受到安培力作用而转动，在另半个周期内靠惯性转动，故A、D做法可行；把左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，这样在半个周期内安培力是动力，另半个周期内安培力是阻力，阻碍线圈的转动，故B做法不可行；把左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，线圈中没有电流，线圈不受安培力作用，不能转动，故C做法不可行．
4、【答案】CD　【解析】列车能够悬浮，必定受到了向上的力，这个力就是车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈中电流形成的磁场之间所产生的排斥力，这个力与列车重力平衡，列车才能悬浮．因此两磁场方向必须相反，C、D正确．超导体无电流时，即使电阻为零，也不能产生磁场，因此列车不能悬浮，A、B错误．
5、【答案】A　【解析】船受到的反冲力向左，根据牛顿第三定律，可知通电的海水受到向右的力，根据左手定则可知磁场方向竖直向下．故选A．
6、【答案】C　【解析】根据安培定则，可判断出导线a左侧部分的空间磁场方向斜向右上方，右侧部分的磁场方向斜向右下方，根据左手定则可判断出左半部分垂直于纸面向外，右半部分垂直于纸面向里．
7、【答案】C　【解析】依题意，在磁场中线圈的磁力矩大小都相等，线圈转动时，螺旋弹簧发生形变，产生反抗力矩，阻止线圈继续转动，线圈转角越大，反抗力矩越大，对于给定的待测电流，其磁力矩是一定的，所以线圈在某一转角处稳定下来，这时两个力矩达到平衡，可知待测电流与转角成正比，电流表表盘刻度均匀，A错误；由左手定则可知，a导线受到的安培力向上，b导线受到的安培力向下，B错误；换磁性更强的磁铁或增加线圈匝数，会使得在相同电流情况下线圈所受安培力增大，电流表的量程减小，C正确，D错误．
8、解：(1)作出金属棒的受力图，如图．则有安培力
F＝mg sin θ，
解得F＝0.5 N.
(2)根据安培力公式F＝BIL，得I＝＝1 A．
设滑动变阻器接入电路的阻值为R′，根据闭合电路欧姆定律E＝I(R′＋r)，
得R′＝－r＝8 Ω.
9、解：(1)炮弹受到的安培力大小F＝BIL＝0.02 N．
(2)由牛顿第二定律可知a＝＝2 m/s2，
炮弹匀加速运动的时间t＝＝5 s，
系统产生的总热量Q＝I2(R＋r)t＝1 J．