1.2安培力的應(yīng)用同步練習(xí)2021—2022學(xué)年高中物理粵教版（2019）選擇性必修第二冊一、選擇題（共15題）1．發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的發(fā)明使人類步入電氣化時(shí)代．其中電動機(jī)工作依據(jù)的物理原理是（   ）A．磁場對電流的作用 B．磁鐵間的相互作用C．電磁感應(yīng)原理 D．庫侖定律2．在玻璃皿中，沿內(nèi)壁邊緣放一個(gè)環(huán)形電極，中心放一個(gè)圓柱形電極，把它們分別接在電源的正、負(fù)兩極，然后在玻璃皿中注入導(dǎo)電液體，再將整個(gè)玻璃皿如左圖所示放入磁場中，磁鐵的上部為S極，下部為N極．液體將會旋轉(zhuǎn)起來，從上往下看，如右圖所示，關(guān)于液體的旋轉(zhuǎn)下列說法中正確的是A．如果導(dǎo)電液是正離子導(dǎo)電，從上往下看液體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)B．如果導(dǎo)電液是負(fù)離子導(dǎo)電，從上往下看液體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)C．如果是液體中有等量的正負(fù)離子，從上往下看液體不旋轉(zhuǎn)D．如果是液體中有等量的正負(fù)離子，從.上往下看液體逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)3．如圖甲所示為某磁電式電流表的原理圖，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，如圖乙所示，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等，都為B，一邊長為L的正方形線圈處在磁場中，方向如圖乙，當(dāng)通有大小為I的電流時(shí)，下列正確的是(　   　) A．由于磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相同，則該磁場為勻強(qiáng)磁場B．穿過正方形線圈的磁通量大小為BL2C．正方形線圈的左邊導(dǎo)線受到大小為BIL、方向向上的安培力D．正方形線圈的右邊導(dǎo)線受到大小為BIL、方向向上的安培力4．據(jù)媒體報(bào)道，美國海軍最早將于2020年實(shí)現(xiàn)電磁軌道炮的實(shí)戰(zhàn)部署，我國在該領(lǐng)域的研究也走在世界的前列．如圖所示為電磁軌道炮原理示意圖，圖中虛線表示電流方向，下列說法正確的是（       ）A．如果電流方向如圖中所示，則該電流在兩軌道間產(chǎn)生的磁場方向豎直向下B．電流大小一定時(shí)，兩導(dǎo)軌距離越近，導(dǎo)軌之間的磁場越強(qiáng)C．如果電流反向，炮彈所受安培力也會反向，炮彈將無法發(fā)射出去D．要提高炮彈的發(fā)射速度，導(dǎo)軌間距越小越好5．如圖所示，在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極B，緊貼邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極A，把A、B分別與電源的兩極相連，然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體，現(xiàn)把玻璃皿放在如圖所示的磁場中，液體就會旋轉(zhuǎn)起來．若從上向下看，下列判斷正確的是（　?。?/span>A．A接電源正極，B接電源負(fù)極，液體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)B．A接電源負(fù)極，B接電源正極，液體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)C．同時(shí)改變電源的正、負(fù)極和磁體的N、S極，液體將不會旋轉(zhuǎn)D．僅改變電源的正、負(fù)極或僅改變磁體的N、S極，液體旋轉(zhuǎn)方向不變6．如圖，等腰梯形線框是由相同材料、相同橫截面積的導(dǎo)線制成，梯形上底和腰長度均為，且腰與下底成。整個(gè)線框處在與線框平面垂直的勻強(qiáng)磁場中?，F(xiàn)給線框通入圖示電流，若下底受到的安培力為，則上底受到的安培力為（　　）A． B． C． D．7．磁電式電流表的外部構(gòu)造如圖（甲）所示，在蹄形磁鐵的兩極間有一個(gè)可以繞軸轉(zhuǎn)動的線圈，轉(zhuǎn)軸上裝有螺旋彈簧和指針如圖（乙）所示。蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布。當(dāng)電流通過線圈時(shí)，線圈在安培力的作用下轉(zhuǎn)動，如圖（丙）所示，螺旋彈簧被扭動，線圈停止轉(zhuǎn)動時(shí)滿足NBIS=kθ，式中N為線圈的匝數(shù)，S為線圈的面積，I為通過線圈的電流，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，θ為線圈（指針）偏角，k是與螺旋彈簧有關(guān)的常量。不考慮電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列說法錯(cuò)誤的是（　?。?/span>A．蹄形磁鐵外部和鐵芯內(nèi)部的磁場是如圖所示（丁）的磁場B．線圈轉(zhuǎn)動過程中受到的安培力的大小始終不變C．若線圈中通以如圖（丙）所示的電流時(shí)，此時(shí)線圈將沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動D．更換k值更大的螺旋彈簧，可以增大電流表的靈敏度（靈敏度即）8．某電磁軌道炮的簡化模型如圖所示，兩圓柱形固定導(dǎo)軌相互平行，其對稱軸所在平面與水平面的夾角為θ，兩導(dǎo)軌長為L，間距為d，一質(zhì)量為m的金屬彈丸置于兩導(dǎo)軌間，彈丸直徑為d，電阻為R，與導(dǎo)軌接觸良好且不計(jì)摩擦阻力，導(dǎo)軌下端連接理想恒流電源，電流大小恒為I，彈丸在安培力作用下從導(dǎo)軌底端由靜止開始做勻加速運(yùn)動，加速度大小為a。下列說法正確的是（　   ）A．將彈丸彈出過程中，安培力做的功為maL+mgLsinθB．將彈丸彈出過程中，安培力做的功為I2RC．將彈丸彈出過程中，安培力的功率先增大后減小D．將彈丸彈出過程中，安培力的功率不變9．如圖甲所示為某磁電式電流表的原理圖，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場均勻輻向分布，如圖乙所示，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等，都為B，一邊長為L的N匝正方形線圈處在磁場中，方向如圖乙，當(dāng)通有大小為I的電流時(shí)，下列正確的是 A．由于磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相同，則該磁場為勻強(qiáng)磁場B．穿過正方形線圈的磁通量大小為NBL2C．正方形線圈的左邊導(dǎo)線受到大小為NBIL、方向向下的安培力D．正方形線圈的右邊導(dǎo)線受到大小為NBIL、方向向下的安培力10．實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常使用的電流表是磁電式電流表。這種電流表的構(gòu)造如圖甲所示。極靴與軟鐵芯間的磁場都沿半徑方向。若線圈中通以如圖乙所示的電流，則下列說法正確的是（　?。?/span>A．在量程內(nèi)指針轉(zhuǎn)至任一角度，線圈平面都跟磁感線垂直B．線圈轉(zhuǎn)動時(shí)，螺旋彈簧被扭動，阻礙線圈轉(zhuǎn)動C．當(dāng)線圈在如圖乙所示的位置時(shí)，b端受到的安培力方向向上D．當(dāng)線圈在如圖乙所示的位置時(shí)，安培力的作用使線圈沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動11．如圖，平放的鋁鍋鍋邊上焊一接線柱a，鍋中央底部焊另一接線柱b，豎直向下的強(qiáng)磁場穿過鋁鍋。在鍋中倒入一定量的水銀，若a、b經(jīng)導(dǎo)線接直流電源，水銀將會旋轉(zhuǎn)起來。下列判斷正確的是（　?。?/span>A．若a接正極、b接負(fù)極，水銀將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)B．若a接正極、b接負(fù)極，水銀將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)C．若僅將磁場反向，水銀的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒉粫淖?/span>D．若把鍋中的水銀換成鹽水則不會旋轉(zhuǎn)12．一個(gè)各邊電阻相同、邊長均為L的正六邊形金屬框abcdef放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直金屬框所在平面向外的勻強(qiáng)磁場中。若從a、b兩端點(diǎn)通以如圖所示方向的電流，電流大小為I，則關(guān)于金屬框abcdef受到的安培力的判斷正確的是（　?。?/span>A．大小為BIL，方向垂直ab邊向左B．大小為BIL，方向垂直ab邊向右C．大小為2BIL，方向垂直ab邊向左D．大小為2BIL，方向垂直ab邊向右13．我國對電磁軌道炮的研究已獲得較大成功，目前正在對其進(jìn)行改進(jìn)，主要是加大彈丸的發(fā)射重量，以達(dá)到發(fā)射精確制導(dǎo)炮彈的水平．如圖為我國某次電磁軌道試驗(yàn)發(fā)射情景，假設(shè)軌道水平且所加磁場為勻強(qiáng)磁場，不計(jì)空氣及摩擦阻力．下列說法正確的是（     ）A．磁場方向與炮彈發(fā)射方向平行時(shí)可增大炮彈發(fā)射的最大速度B．炮彈最大發(fā)射速度與炮彈質(zhì)量成反比C．炮彈最大發(fā)射速度與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比D．增大回路中的電流可增加炮彈的最大發(fā)射速度14．電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進(jìn)的動能殺傷武器．如圖為美國試驗(yàn)所采用的電磁軌道，該軌道長7.5 m，寬1.5 m．若發(fā)射質(zhì)量為50 g的炮彈從軌道左端以初速度為零開始加速，當(dāng)回路中的電流恒為20 A時(shí)，最大速度可達(dá)3 km/s.軌道間所加磁場為勻強(qiáng)磁場，不計(jì)空氣及摩擦阻力．下列說法正確的是(　　)A．磁場方向?yàn)樨Q直向下B．磁場方向?yàn)樗较蛴?/span>C．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為103 TD．電磁炮的加速度大小為3×105 m/s215．如圖所示為電磁軌道炮的工作原理圖。質(zhì)量為m=4.0g的待發(fā)射彈體與水平軌道保持良好接觸，并可在寬為d=4m，長L=50m的兩平行軌道之間無摩擦滑動。電流I=20A從一條軌道流入，通過彈體流回另一條軌道，用這種裝置可以把彈體加速到5km/s。則下列有關(guān)軌道間勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和磁場力的最大功率分別是（　　）A．B=12.5T，Pm=5×106W B．B=12.5T，Pm=2.5×106WC．B=25T，Pm=5×106W D．B=25T，Pm=2.5×106W二、填空題（共4題）16．簡單的直流電動機(jī)有定子和_________子兩部分組威，其中一個(gè)是永久磁鐵，那么另一個(gè)就是________。安裝在電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上用來改變電流方向的裝置叫______，它必須通過_______與電源相連接。17．甲圖是直流電動機(jī)的原理圖，乙圖是其平面圖，若此時(shí)線圈所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，，其長度為，，其長度為，通入線圈的電流強(qiáng)度為I。          (1)請?jiān)谝覉D中畫出該磁鐵產(chǎn)生的磁感線的分布情況_______；(2)在乙圖中標(biāo)出線圈的受力方向并寫出受力的大小______；(3)線圈的轉(zhuǎn)動方向是___________（選填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”）。18．磁電式電表的靈敏度較高，如果僅通過較小電流就能使磁電式電表指針有顯著的偏轉(zhuǎn)，我們就認(rèn)為該電表有較高的靈敏度，試根據(jù)磁電式電表的設(shè)計(jì)原理，簡要列舉提高磁電式電表靈敏度的辦法，并說明相應(yīng)的理由。方法1：增加線圈匝數(shù)；理由：______．方法2：______；理由：______．方法3：______；理由：______．方法4：______；理由：______．19．小明學(xué)了有關(guān)電磁方面的知識后，設(shè)計(jì)了如圖所示的甲、乙兩個(gè)裝置(1)為了探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，小華應(yīng)選用_____裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(2)小明選用甲裝置探究有關(guān)知識時(shí)，進(jìn)行了如下的操作，其中不能使電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是___（填序號）①讓導(dǎo)線ab在磁場中斜向上運(yùn)動；②讓導(dǎo)線ab在磁場中沿水平方向左右運(yùn)動③讓導(dǎo)線ab沿豎直方向上下運(yùn)動(3)如果在乙裝置的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，發(fā)現(xiàn)直導(dǎo)線ab向左運(yùn)動，若要使導(dǎo)線ab向右運(yùn)動，你采取的措施是____________；(4)甲、乙兩圖的原理分別用于制造____和____。（選填“電動機(jī)”或“發(fā)電機(jī)”）。三、綜合題（共4題）20．請根據(jù)安培力的有關(guān)內(nèi)容，結(jié)合圖討論電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理。21．“電磁炮”是利用電磁力對彈體加速的新型武器，具有速度快、效率高等優(yōu)點(diǎn)。如圖是“電磁炮”的原理結(jié)構(gòu)示意圖。光滑水平加速導(dǎo)軌電阻不計(jì)，軌道寬為L=0.2 m；在導(dǎo)軌間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1×102T；“電磁炮”彈體總質(zhì)量m=0.2 kg，其中彈體在軌道間的電阻R=0.4Ω；可控電源的內(nèi)阻r=0.6 Ω，電源的電壓能自行調(diào)節(jié)，以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射；在某次試驗(yàn)發(fā)射時(shí)，電源為加速彈體提供的電流是I=4×103 A，不計(jì)空氣阻力。求：(1)彈體所受安培力大小；(2)彈體從靜止加速到4 km/s，軌道至少要多長？(3)彈體從靜止加速到4 km/s過程中，該系統(tǒng)消耗的總能量。22．自制的簡易電動機(jī)示意圖如圖所示。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動，一位同學(xué)將左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉，另一位同學(xué)將左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉。哪位同學(xué)的方法可行？為什么？23．“電磁炮”是利用電磁力對彈體加速的新型武器，具有速度快，效率高等優(yōu)點(diǎn)．如圖是“電磁炮”的原理結(jié)構(gòu)示意圖．光滑水平加速導(dǎo)軌電阻不計(jì)，軌道寬為L＝0.2m．在導(dǎo)軌間有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1×102T．“電磁炮”彈體總質(zhì)量m=0.2kg，其中彈體在軌道間的電阻R＝0.4Ω．可控電源的內(nèi)阻r=0.6Ω，電源的電壓能自行調(diào)節(jié)，以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射．在某次試驗(yàn)發(fā)射時(shí)，電源為加速彈體提供的電流是I＝4×103A，不計(jì)空氣阻力．求：（1）彈體所受安培力大??；（2）彈體從靜止加速到4km/s，軌道至少要多長？（3）彈體從靜止加速到4km/s過程中，該系統(tǒng)消耗的總能量；（4）請說明電源的電壓如何自行調(diào)節(jié)，以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射．
參考答案：1．A2．D3．C4．B5．A6．A7．D8．A9．D10．B11．A12．A13．D14．C15．A16．     轉(zhuǎn)     線圈     換向器     電刷17．          、     順時(shí)針18．    [1]線圈匝數(shù)越多，受到的安培力合力越大，越容易轉(zhuǎn)動，可以提高電流表的靈敏度；[2]增強(qiáng)永久磁鐵的磁性，即增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B；[3] 由可知，B越大安培力越大，可以提高電流表的靈敏度；[4] 增加線圈面積S；[5]由可得則可知，S越大，轉(zhuǎn)動角度越大，可以提高電流表的靈敏度，其中k是彈簧的扭轉(zhuǎn)系數(shù)；[6]使用扭轉(zhuǎn)系數(shù)小的彈簧；[7]由[5]的分析可知，彈簧的扭轉(zhuǎn)系數(shù)越小，轉(zhuǎn)動角度越大，電流表越靈敏。19．     甲     ③     將磁鐵N、S極對調(diào)（或?qū)⑦B接電源兩極的導(dǎo)線對調(diào)）     發(fā)電機(jī)     電動機(jī)20．根據(jù)左手定則可知，在圖a位置時(shí)線圈的cd邊受到向下的安培力，ab邊受向上的安培力；轉(zhuǎn)到圖b位置時(shí)，換向器把線圈中的電流方向改變，使得ab邊受向下的安培力，cd邊受向上的安培力（如圖c），當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖d位置時(shí)，換向器又會自動改變線圈中的電流方向，及時(shí)改變通電線圈的受力方向，保證電動機(jī)能夠連續(xù)轉(zhuǎn)動。21．(1) 8×104N；(2) 20m ；(3) 1.76×106J22．第一位，第一位同學(xué)的方法可行當(dāng)左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉，通電后根據(jù)左手定則可知下邊受到的安培力方向垂直紙面向里，線圈開始轉(zhuǎn)動，在前半周轉(zhuǎn)動過程中，線圈中有電流，安培力開始做正功，后半周轉(zhuǎn)動過程中沒有電流，不受安培力，由于慣性線圈能夠連續(xù)轉(zhuǎn)動，當(dāng)左右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，線圈轉(zhuǎn)動 后線圈中電流再次受到安培力作用，且使線圈的轉(zhuǎn)動方向與原來方向相反，因此線圈不能連續(xù)繼續(xù)轉(zhuǎn)動。23．(1)（2）（3）1.76×106J（4）勻加速發(fā)射 

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第二節(jié) 安培力的應(yīng)用

版本： 粵教版 (2019)

年級： 選擇性必修 第二冊

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